特許 5847987 銀を含む銅合金

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5847987

(24)【登録日】2015年12月4日

(45)【発行日】2016年1月27日

(54)【発明の名称】銀を含む銅合金

(51)【国際特許分類】

   C22C 9/00 20060101AFI20160107BHJP

   C22F 1/00 20060101ALI20160107BHJP

   C22F 1/08 20060101ALI20160107BHJP

   H01B 1/02 20060101ALI20160107BHJP

【ＦＩ】

   C22C9/00

   C22F1/00 602

   C22F1/00 604

   C22F1/00 623

   C22F1/00 630A

   C22F1/00 630K

   C22F1/00 661A

   C22F1/08 B

   H01B1/02 A

【請求項の数】29

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2007-268003(P2007-268003)

(22)【出願日】2007年10月15日

(62)【分割の表示】特願2001-275764(P2001-275764)の分割

【原出願日】2001年8月8日

(65)【公開番号】特開2008-57046(P2008-57046A)

(43)【公開日】2008年3月13日

【審査請求日】2008年7月16日

【審判番号】不服2012-24446(P2012-24446/J1)

【審判請求日】2012年12月10日

(31)【優先権主張番号】224054

(32)【優先日】2000年8月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506071210

【氏名又は名称】オリン コーポレイション

(73)【特許権者】

【識別番号】501357647

【氏名又は名称】ヴィーラント − ヴェルケ アクチエンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス ボーゲル

(72)【発明者】

【氏名】ヨルク ゼーガー

(72)【発明者】

【氏名】ハンス − アヒム クーン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン エフ ブリーディス

(72)【発明者】

【氏名】ロナルド エヌ、キャロン

(72)【発明者】

【氏名】デリク イー、タイラー

【合議体】

【審判長】 木村 孔一

【審判官】 大橋 賢一

【審判官】 小川 進

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−３１６５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１０３０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２５８７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

C22C 9/00-9/10

C22F 1/00-3/02

H01B 1/02

H01L 23/50

H01R 13/03

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

０．１５〜０．７質量％のクロムと、
０．００５〜０．３質量％の銀と、
０．０１〜０．１５質量％のチタンと、
０．０１〜０．１０質量％のケイ素と、
０．２質量％以下の鉄と、
０．５質量％以下の錫と、
残部の銅および不可避不純物と
からなる、
少なくとも７５％ＩＡＣＳの導電率、少なくとも４８３ＭＰａの降伏強度、ならびに銀を含まないことを除き前記合金組成と同一の組成を有する合金と比較した時に、温度１５０℃および２００℃における改善された耐応力緩和性を有することを特徴とする、銅合金。

【請求項2】

０．２５〜０．６質量％のクロムと、
０．０１５〜０．２質量％の銀と、
０．０１〜０．０８質量％のチタンと、
０．０１〜０．１０質量％のケイ素と、
０．１質量％未満の鉄と、
０．２５質量％までの錫と、
残部の銅および不可避不純物とからなることを特徴とする、請求項１に記載の銅合金。

【請求項3】

最大限０．０６５質量％のチタンを有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の銅合金。

【請求項4】

最小限０．０５質量％のチタンを有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の銅合金。

【請求項5】

０．３〜０．５５質量％のクロムと、
０．０８〜０．１３質量％の銀と、
０．０２〜０．０６５質量％のチタンと、
０．０２〜０．０５質量％のケイ素と、
０．０３〜０．０９質量％の鉄と、
０．０５質量％未満の錫と、
残部の銅および不可避不純物とからなることを特徴とする、請求項２に記載の銅合金。

【請求項6】

鉄とチタンの質量比Ｆｅ：Ｔｉが０．７：１〜２．５：１であることを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項５に記載の銅合金。

【請求項7】

質量比Ｆｅ：Ｔｉが０．９：１〜１．７：１であることを特徴とする、請求項６に記載の銅合金。

【請求項8】

電気コネクタに成形されたことを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項５に記載の銅合金。

【請求項9】

リードフレームに成形されたことを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項５に記載の銅合金。

【請求項10】

少なくとも７５％ＩＡＣＳの導電率、銀を含まないことを除き前記合金組成と同一の組成を有する合金と比較した時に、温度１５０℃および２００℃における改善された耐応力緩和性および等方向曲げ特性を有する銅合金を形成する方法であって、
０．１５〜０．７質量％のクロムと、０．００５〜０．３質量％の銀と、０．０１〜０．１５質量％のチタンと、０．０１〜０．１０質量％のケイ素と、０．２質量％までの鉄と、０．５質量％までの錫と、残部としての銅および不可避不純物からなる銅合金を鋳造する鋳造段階と、
前記鋳造した銅合金を７５０〜１０３０℃の温度で熱間加工する熱間加工段階と、
前記熱間加工した銅合金を厚さが４０〜９９％減少するまで冷間加工する冷間加工段階と、
前記冷間加工した銅合金に、第１時効焼鈍で３５０〜５５０℃の温度で１〜１０時間焼鈍を施す段階と
で特徴づけられる方法。

【請求項11】

前記熱間加工段階における熱間加工が、ストリップを形成するための７５０〜１０３０℃の温度での熱間圧延加工であり、８５０〜１０３０℃の温度で１０秒〜１５分間の溶体化焼鈍およびその後の８５０℃を超える温度から５００℃未満の温度までの急冷が、前記熱間加工段階と前記冷間加工段階の間で実行されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記熱間圧延加工が９００〜１０２０℃の温度で行なわれ、その後に水冷することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記溶体化焼鈍が、９００〜１０００℃の温度での、１５秒〜１０分間のストリップ焼鈍であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記第１時効焼鈍の後の第２時効焼鈍を含み、該第２時効焼鈍の条件が、温度３００〜４５０℃、１〜２０時間であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第２時効焼鈍の後に、向上した耐応力緩和性を有する電気コネクタを成形する段階を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第１時効焼鈍の後の、冷間圧延段階および応力除去焼鈍段階を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

前記第１時効焼鈍の後の前記冷間圧延段階が厚さを１０〜５０％減少させるために実行され、前記応力除去焼鈍段階の条件が温度２００〜５００℃、１０秒〜１０時間であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記第２時効焼鈍の後の、冷間圧延段階および応力除去焼鈍段階を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。

【請求項19】

前記第２時効焼鈍の後の前記冷間圧延段階が厚さを１０〜５０％減少させるために実行され、前記応力除去焼鈍段階の条件が温度２００〜５００℃、１０秒〜１０時間であることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記応力除去焼鈍段階の後の、前記銅合金から電気コネクタを成形する段階を含むことを特徴とする、請求項１７または請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

少なくとも７５％ＩＡＣＳの導電性、銀を含まないことを除き前記合金組成と同一の組成を有する合金と比較した時に、温度１５０℃および２００℃における改善された耐応力緩和性および等方向曲げ特性を有する銅合金を形成する方法であって、
０．１５〜０．７質量％のクロムと、０．００５〜０．３質量％の銀と、０．０１〜０．１５質量％のチタンと、０．０１〜０．１０質量％のケイ素と、０．２質量％以下の鉄と、０．５質量％以下の錫と、残部としての銅および不可避不純物とを含む銅合金を、銅合金が１０．２〜２５．４ｍｍの厚さを有するストリップとして鋳造される連続プロセスにより鋳造する鋳造段階と、
前記ストリップを公称厚さ１．１４ｍｍの水準に冷間圧延する冷間圧延段階と、
前記ストリップを８５０〜１０３０℃の温度で１０秒〜１５分間溶体化焼鈍する段階と、
該溶体化焼鈍を施されたストリップを８５０℃を超える温度から５００℃未満の温度まで急冷する段階と、
前記銅合金を厚さが４０〜８０％減少するまで冷間加工する冷間加工段階と、
前記銅合金を、３５０〜５５０℃の温度で１〜１０時間の焼鈍を施す第１時効焼鈍とで特徴づけられる、方法。

【請求項22】

前記鋳造段階で、熱間圧延およびその後の冷間加工を生じさせる冷間圧延によりストリップに変形されるべき長方形インゴットが形成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【請求項23】

前記冷間加工を生じさせる冷間圧延で、前記ストリップの厚さが２５〜９０％減少することを特徴とする、請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

前記冷間加工を生じさせる冷間圧延の後の応力除去焼鈍段階を含み、前記応力焼鈍段階が２００〜５００℃の温度で１０秒〜１０時間行なわれることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記応力除去焼鈍段階の後に、改善された強度と導電率を有する電気コネクタを成形する段階を含むことを特徴とする、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

前記熱間加工段階における熱間加工が、ストリップを形成するための７５０〜１０３０℃の温度での熱間圧延であり、８５０〜１０３０℃の温度で１０秒〜１５分の溶体化焼鈍およびその後の８５０℃を超える温度から５００℃未満の温度までの急冷が、前記熱間圧延と前記冷間加工段階における冷間加工の間で行なわれることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項27】

前記第１時効焼鈍が４００〜５００℃の温度で実行され、第２時効焼鈍が３５０〜４２０℃の温度で行なわれることを特徴とする、請求項２６に記載の方法。

【請求項28】

前記第１時効焼鈍の後の冷間圧延段階および応力除去焼鈍段階を含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。

【請求項29】

前記第１時効焼鈍の後の前記冷間圧延段階が厚さを１０〜５０％減少させる段階であり、前記応力除去焼鈍段階が温度２００〜５００℃で１０秒〜１０時間実行されることを特徴とする、請求項２８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、銀を含む銅合金に係わり、具体的に言えば、クロム、チタンおよびケイ素を更に含む銅合金に制御された量の銀を混入させると、降伏強さにも導電率にも有害な作用を与えることなく、耐応力緩和性および等方向曲げ特性が改善される。

【背景技術】

【0002】

銅合金は、その高導電性および／または高熱伝導性を利用する多くの製品に成形される。そのような製品の一部リストには、電気コネクタ、リードフレーム、ワイヤ、チューブ、フォイルおよび製品中に圧縮し得る粉末が含まれる。１つのタイプの電気コネクタは、コネクタを形成するために銅合金ストリップから予決定された形状を型抜きし、次いで型抜きした部分を曲げて成形したボックス状構造である。電気コネクタは高強度および高導電性を有する必要がある。さらに、電気コネクタは、一般に耐応力緩和性と称される、時間および温度暴露の関数として垂直力での最小減少量を有していなければならない。

【0003】

電気コネクタに関する重要な特性には、降伏強さ、曲げ成形性、耐応力緩和性、弾性率、極限引張強さおよび導電性が含まれる。

【0004】

これらの特性の目標値およびこれらの特性の相対的重要性は、当該銅合金から製造される製品の目的用途に依存する。特性に関する以下の説明は多くの目的用途に当てはまるが、目標値は、ボンネット付き自動車（ｔｈｅ ｈｏｏｄ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ）用に特にあてはまる。

【0005】

降伏強さは、ある材料が、応力とひずみの比例関係からの特定の偏差、通常０．２％のオフセットを示す応力である。これは、弾性変形に関して塑性変形が支配的になる応力を示している。コネクタとして利用される銅合金は、８０ｋｓｉ、すなわち約５５０ＭＰａの程度の降伏強さを有するのが望ましい。

【0006】

応力緩和は、使用中の金属ストリップに外部応力を加えたとき、例えば、金属ストリップを曲げてコネクタにした後で装入するときに明らかになる。金属は、等しくかつ対向する内部応力を発生させて反応する。金属をひずみ位置に保持すると、内部応力は時間および温度の関数として減少するであろう。この現象は、金属中の弾性ひずみが微塑性流動によって塑性または永久ひずみに転換されるために起こる。

【0007】

銅を基材とする電気コネクタは、長時間良好に電気接続させるためには、はめ合い部材上で閾値（しきい値）を超える接触力を維持しなければならない。応力緩和により、接触力が閾値以下に減少すると回路が開放されてしまう。コネクタ用途用の銅合金の目標は、１５０℃の温度に１０００時間暴露したときに初期応力の少なくとも９０％を維持し、かつ、２００℃の温度に１０００時間暴露したときに初期応力の８５％を維持することである。

【0008】

ヤング率としても知られている弾性率は、金属の剛性または硬度の測度であり、弾性領域における「応力」対「対応するひずみ」比である。弾性率は材料硬度の測度であるから、１５０ＧＰａの程度の高率が望ましい。

【0009】

曲げ性によって、破壊無しに曲げ外径に沿って金属ストリップに曲げを成形することがいかに難しいかを確認する最小曲げ半径（ＭＢＲ）が決まる。ＭＢＲは、種々の角度の曲げによって異なる形状を成形するコネクタに関して重要な特性である。

【0010】

曲げ成形性は、ＭＢＲ／ｔ（ここで、ｔは金属ストリップの厚さ）で表し得る。ＭＢＲ／ｔは、破損無しにその周りに金属ストリップを曲げることができるマンドレルの最小曲率半径の比である。「マンドレル」試験は、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｅｍｉ−Ｇｕｉｄｅｄ Ｂｅｎｄ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｍｅｔａｌｉｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓと題する米国材料試験協会〔ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）〕呼称Ｅ２９０−９２に明記されている。

【0011】

ＭＢＲ／ｔは、曲げ軸線が金属ストリップの圧延方向に垂直である「長手方向」においても、曲げ軸線が金属ストリップの圧延方向に平行である「直角方向」においても類似の値である、実質的に等方性であるのが望ましい。ＭＢＲ／ｔは、９０°の曲げに対しては約０．５以下、１８０°の曲げに対して約１以下であるのが望ましい。

【0012】

あるいは、９０°の曲げに対する曲げ成形性は、Ｖ型凹みを有するブロックと、所望の半径を有する加工表面を備えたパンチとを利用して評価し得る。「Ｖブロック」法では、試験すべきテンパー即ち調質度（ｔｅｍｐｅｒ）の銅合金ストリップをブロックとパンチの間に配置し、パンチを凹みに打ち込むと、ストリップに所望の曲げが成形される。

【0013】

Ｖブロック法に関連するのは、円筒形加工表面を備えたパンチを用いて銅合金ストリップに１８０°曲げを成形する１８０°「成形パンチ」（ｆｏｒｍ ｐｕｎｃｈ）法である。

【0014】

Ｖブロック法も成形パンチ法も、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｂｅｎｄ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｃｏｐｐｅｒ Ａｌｌｏｙ Ｓｐｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌと題するＡＳＴＭ呼称Ｂ８２０−９８に明記されている。

【0015】

所与の金属サンプルに対し、どちらの方法でも定量可能な曲げ性結果が得られ、したがって、相対曲げ性の決定にはいずれの方法を利用してもよい。
極限引張強さは、最大荷重：ストリップ断面積比として表される引張試験においてストリップが破断するまで耐える最大荷重率である。極限引張強さは約８５〜９０ｋｓｉ、すなわち約５８５〜６２０ＭＰａであるのが望ましい。

【0016】

導電率は、％ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ）で表され、合金でない銅は、２０℃で１００％ＩＡＣＳの導電率を有するとみなされている。高性能電気コネクタ用の銅合金は、少なくとも７５％ＩＡＣＳの導電率を有しているのが望ましい。導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であればなお好ましい。

【0017】

所望の特性に近い銅合金の１種は、ニューヨーク州ニューヨーク所在の銅開発協会〔Ｃｏｐｐｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏ（ＣＤＡ）〕により、Ｃ１８６００と称されている。Ｃ１８６００は、鉄を含む銅−クロム−ジルコニウム合金であり、米国特許第５，３７０，８４０号に開示されている。Ｃ１８６００は、０．３重量％のクロムと、０．２重量％のジルコニウムと、０．５重量％の鉄と、０．２重量％のチタンと、残部の銅および不可避不純物とからなる公称組成を有する。

【0018】

本特許明細書では、特に断りのない限り、すべての百分率は重量パーセントを表わす。

【0019】

銅合金の機械的性質および電気的性質は加工に大きく依存する。Ｃ１８６００に時効焼鈍、３３％冷間圧延および応力除去焼鈍をかけると、この銅合金は、公称特性として：７３％ＩＡＣＳの導電率；６２０ＭＰａ（９０ｋｓｉ）の降伏強さ；マンドレル法（「ローラー曲げ」法）を利用する長手方向では１．２および直角方向では３．５の９０°ＭＢＲ／ｔ；ならびに１０００時間２００℃に暴露したときに２０％応力減少を達成する。

【0020】

米国特許第４，６７８，６３７号は、クロム、チタンおよびケイ素の添加を含む銅合金を開示している。ＣＤＡによりＣ１８０７０と称されるこの合金は、０．２８％のクロムと、０．０６％のチタンと、０．０４％のケイ素と、残部の銅および不可避不純物とからなる公称組成を有する。１回または２回の中間ベル焼鈍（ｂｅｌｌ ａｎｎｅａｌ）を挟んだ、熱間圧延、急冷および冷間圧延により加工すると、この合金は、公称特性：８６％ＩＡＣＳの導電率；７２ｋｓｉ（４９６ＭＰａ）の降伏強さ；長手方向では１．６ｔ、直角方向では２．６ｔの９０％ＭＢＲ；ならびに１０００時間２００℃に暴露したときに３２％の応力減少を達成する。

【0021】

ＤＥ １９６００８６４ Ｃ２は、０．１〜０．５％のクロムと、０．０１〜０．２５％のチタンと、０．０１〜０．１％のケイ素と、０．０２〜０．８％のマグネシウムとを含み、残部が銅および不可避不純物である合金を開示している。マグネシウムを添加すると、この合金の耐応力緩和性が改善されると開示されている。

【0022】

ＦｉｎｌａｙによるＳｉｌｖｅｒ−Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃｏｐｐｅｒ，１９６８に開示されているように、１トン当たり２５トロイオンス（０．０８５重量％）までの程度で銀を微量添加すると、冷間加工した銅は約４００℃までの温度下にその強度を維持し得る。銀を含む銅合金の１種は、ＣＤＡにより銅合金Ｃ１５５００と称されている。Ｃ１５５００は、０．０２７〜０．１０％の銀と、０．０４〜０．０８％のリンと、０．０８〜０．１３％のマグネシウムとを含み、残部は銅および不可避不純物である。この合金は、ＡＳＭ Ｈａｎｄｂｏｏｋに、焼きなまされた状態で９０％ＩＡＣＳの導電率と、スプリング調質度（ｓｐｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒ）では７２ｋｓｉ（４９６ＭＰａ）の降伏強さを有すると報告されている。曲げ成形性および耐応力緩和性は報告されていない。

【0023】

上述の銅合金はコネクタに関する所望特性の一部を達成しているが、目標要件にもっと近い改良型銅合金が未だ必要とされており、さらに、顧客側からの多様な所望特性を１つの性能指標に統合する全体論的システムを利用した銅合金の特性決定が未だに必要とされている。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0024】

したがって、電気コネクタ用途に特に適した銅基合金を提供することが本発明の目的である。この銅基合金が、クロム、チタンおよび銀を含んでいることが本発明の特徴である。本発明の別の特徴は、結晶粒の微細化を促進しかつ強度を高めるために鉄および錫を添加し得ることである。本発明のさらに別の特徴は、固溶化焼鈍段階、急冷段階、冷間圧延段階および時効段階を含めた合金加工により、所望の電気的性質および機械的性質を最大限にすることである。本発明のさらなる特徴は、特定のコネクタ用途に対する顧客由来の順位付けにより評価された要素を通した多様な合金特性を統合するために合金特性に対する全体論的アプローチを利用することである。

【0025】

本発明の合金を、自動車およびマルチメディア用途に適した電気コネクタに成形するのに特に有用にする８０ｋｓｉ（＝５５０ＭＰａ）を超える降伏強さと８０％ＩＡＣＳを超える導電率とを有するように処理し得ることは本発明の利点である。本発明の合金の有利な特性には、２００℃までの高温下での高い耐応力緩和性が含まれる。さらなる利点は、本発明の合金から成形された金属ストリップが、このストリップをボックス型コネクタに成形するのに特に有用にする実質的に等方性の曲げ成形性と優れた型抜き性とを有することである。

【課題を解決するための手段】

【0026】

本発明によれば、以下の銅合金が提供される。
改善された組合せの降伏強度、導電性および応力緩和性を有する銅合金であって、
０．１５〜０．７質量％のクロムと、
０．００５〜０．３質量％の銀と、
０．０１〜０．１５質量％のチタンと、
０．０１〜０．１０質量％のケイ素と、
０．２質量％以下の鉄と、
０．５質量％以下の錫と、
残部の銅および不可避不純物とから成り、
少なくとも７５％ＩＡＣＳの導電率と、少なくとも５５０ＭＰａの降伏強度と、銀を含まないことを除き前記合金組成と同一の組成を有する合金と比較した時に、温度１５０℃および２００℃における改善された耐応力緩和性を有する銅合金。
また、本発明によれば、以下の銅合金の形成方法が提供される。
（Ａ）改善された導電率、改善された耐応力緩和性および等方向曲げ特性を有する銅合金を形成する方法であって、
０．１５〜０．７質量％のクロムと、０．００５〜０．３質量％の銀と、０．０１〜０．１５質量％のチタンと、０．０１〜０．１０質量％のケイ素と、０．２質量％までの鉄と、０．５質量％までの錫と、残部としての銅および不可避不純物を含む銅合金を鋳造する鋳造段階と、
前記銅合金を７００〜１０３０℃の温度で熱間加工する熱間加工段階と、
前記銅合金を厚さが４０〜９９％減少するまで冷間加工する冷間加工段階と、
前記銅合金に、３５０〜９００℃の温度で１分〜１０時間の焼鈍を施す第１時効焼鈍段階とで特徴づけられる方法。
（Ｂ）改善された導電性、耐応力緩和性および等方向曲げ特性を有する銅合金を形成する方法であって、
０．１５〜０．７質量％のクロムと、０．００５〜０．３質量％の銀と、０．０１〜０．１５質量％のチタンと、０．０１〜０．１０質量％のケイ素と、０．２質量％以下の鉄と、０．５質量％以下の錫と、残部としての銅および不可避不純物とを含む銅合金を、銅合金が１０．２〜２５．４ｍｍの厚さを有するストリップとして鋳造される連続プロセスにより鋳造する鋳造段階と、
前記ストリップを公称厚さ１．１４ｍｍの水準に冷間圧延する冷間圧延段階と、
前記ストリップを８５０〜１０３０℃の温度で１０秒〜１５分間溶体化焼鈍する段階と、
該溶体化焼鈍を施されたストリップを８５０℃を超える温度から５００℃未満の温度まで急冷する段階と、
前記銅合金を厚さが４０〜８０％減少するまで冷間加工する冷間加工段階と、
前記銅合金を、３５０〜９００℃の温度で１分〜１０時間の焼鈍を施す第１時効焼鈍段階とで特徴づけられる方法。

【0027】

本発明の銅合金は、８５０〜１０３０℃の温度で５秒〜１０分間のストリップ焼鈍プロセスにより溶体化焼鈍即ち固溶化焼鈍されるストリップに成形される。好ましいストリップ焼鈍時間は１０秒〜５分である。次いで、ストリップを長くても１０秒間で少なくとも８５０℃の温度から５００℃未満の温度まで急冷する。次いで、急冷したストリップを厚さが４０〜９９％減少するまで冷間圧延し、次いで、３５０〜５５０℃の温度で１〜１０時間焼鈍する。

【0028】

上述の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明および図面からさらに明らかになるであろう。

【0029】

本発明の合金は、高い周囲温度および比較的高い電流を発生するＩ^２Ｒ加熱に曝されるボンネット付き自動車用に特に適している。さらに、本発明の合金は、使用温度が低く、通常、最大１００℃の程度であり、比較的低電流の信号が搬送されるコンピュータまたは電話などのマルチメディア用として有用である。

【0030】

本発明の合金は、本質的に、
０．１５〜０．７％のクロムと、
０．００５〜０．３％の銀と、
０．０１〜０．１５％のチタンと、
０．０１〜０．１０％のケイ素と、
０．２％までの鉄と、
０．５％までの錫と、
残部の銅および不可避不純物からなる。

【0031】

より好ましい合金範囲は、
０．２５〜０．６０％のクロム、
０．０１５〜０．２％の銀、
０．０１〜０．１０％のチタン、
０．０１〜０．１０％のケイ素、
０．１％未満の鉄、
０．２５％までの錫、並びに
残部の銅および不可避不純物である。

【0032】

最も好ましい合金組成は、
０．３〜０．５５％のクロムと、
０．０８〜０．１３％の銀と、
０．０２〜０．０６５％のチタンと、
０．０２〜０．０８％のケイ素と、
０．０３〜０．０９％の鉄と、
０．０５％未満の錫と、
残部の銅および不可避不純物である。

【0033】

高強度が特に高い相対的重要性を有する場合、チタン含有量は０．０５％以上でなければならない。高導電率が特に高い相対的重要性を有する場合、チタン含有量は０．０６５％以下でなければならない。

【0034】

クロム − クロム粒子は時効焼鈍時に析出し、それによって時効硬化と同時に導電率の増大をもたらす。また、クロム析出物は、結晶粒境界の第２相ピン止めによって結晶粒の成長を遅らせて合金ミクロ構造を安定化すると考えられる。これらの有益な結果を達成するためには、最低０．１５重量％のクロムが必要である。

【0035】

クロム含有量が０．７％を超えると、銅合金中のクロムの最大固溶度限界に近づき、粗粒第２相析出物が生成する。粗粒析出物は、銅合金の強度をそれ以上増大させることなく、銅合金の表面品質にもめっき特性にも有害な作用を及ぼす。さらに、過剰なクロムは再結晶に有害な強い影響を与えると考えられる。

【0036】

銀 − 銀は、等方向曲げ特性を増進し、それによって合金の電気コネクタ用途に対する実用性を向上させる。さらに、銀は、特にクロム含有量が指定範囲内の最低値、０．３％以下である場合には、強度を増大させる。合金が時効状態にあるとき、銀を添加すると、耐高温応力緩和性が増進する。

【0037】

銀含有量が０．００５％未満だと、有益な効果は完全には実現されない。銀含有量が０．３％を超えると、銀の存在によるコストの増大が銀を含有することの利点を上回る。

【0038】

チタン − チタンは、耐応力緩和性を強化し、かつ合金強度を増大させる。チタンが０．０１％以下だと、これらの有利な効果は達成されない。過剰なチタンは合金の導電率に有害な作用を及ぼすが、これは、恐らく他のいずれの合金成分の場合よりもその度合いが高い。少なくとも８０％ＩＡＣＳの導電率を達成するためには、チタン含有量を０．０６５％以下に維持しなければならない。高強度を達成するためには、チタン含有量を０．０５％以上に維持する必要がある。

【0039】

ケイ素 − ケイ素は耐応力緩和性および合金強度を高める。ケイ素含有量が０．０１％未満だと、その有益な効果は達成されない。ケイ素含有量が０．１％を超えると、導電率の低下が耐応力緩和性の利得を上回る。

【0040】

鉄 − 鉄は、合金の強度を増大させると共に、鋳造されたままの状態においても加工されたままの状態においても、結晶粒の微細化を促進する任意添加材である。結晶粒の微細化により曲げ成形性が向上する。しかし、過剰な鉄は導電率を過度に低下させる。８０％ＩＡＣＳの導電率が望ましい判断であり、したがって、鉄は、最も好ましい合金組成にしたがって０．１％以下に制限すべきである。

【0041】

鉄とチタンが存在する場合、その重量比は、好ましくは０．７：１〜２．５：１、より好ましくは０．９：１〜１．７：１、最も好ましくは約１．３：１である。いくつかの実施態様では、鉄と錫の重量比は、好ましくは０．９：１〜１．１：１、より好ましくは約１：１である。

【0042】

錫 − 錫は、合金強度を増大させる任意添加物であるが、過剰量で存在すると、導電率を低下させると共に、応力緩和を促進するようである。したがって、合金中で、錫は、０．５重量％未満で存在すべきであり、８０％ＩＡＣＳの導電率が要求される場合には、合金中の錫は０．０５％未満で存在するのが好ましい。

【0043】

他の添加材 − 曲げ成形性、耐応力緩和性または導電性などの所望特性を有意に低下させることなく所望特性を強化するために、本発明の合金中に他の成分が存在してもよい。これら他の成分の合計含有量は、殆どの場合、１％未満、好ましくは０．５％未満である。この一般原理に対する例外を以下に述べる。

【0044】

鉄の代わりにコバルトを１：１重量で添加し得る。

【0045】

はんだ付け適性およびはんだ接着性を増強するためにマグネシウムを添加し得る。マグネシウムは、加工時の合金表面の清浄化を促進させる上で有効である。好ましいマグネシウム含有量は、約０．０５〜約０．２％である。また、マグネシウムは、合金の応力緩和特性を改善し得る。

【0046】

硫黄、セレン、テルル、鉛またはビスマスを添加して、導電率を有意に低下させることなく機械加工性を強化することができる。これらの機械加工性強化添加材は、合金中で１つの分離相を形成し、したがって、導電率を低下させない。好ましい含有量は、鉛が３％まで、硫黄が約０．２〜約０．５％、テルルが約０．４〜０．７％である。

【0047】

脱酸素材は、約０．００１〜約０．１％の好ましい量で添加し得る。適当な脱酸素材には、ホウ素、リチウム、ベリリウム、カルシウムおよび個々またはミッシュメタルとしての希土類金属が含まれる。ホウ化物を形成するホウ素は、これも合金強度を増大させるので有益である。上記マグネシウムも脱酸素剤として有効である。

【0048】

強度は増大させるが導電率を低下させるアルミニウムやニッケルを含めた添加材は、０．１％未満の量で存在しなければならない。

【0049】

ジルコニウムは、ケイ素と結合して、ケイ酸ジルコニウムという粗粒を形成する傾向を有する。したがって、合金は、本質的にジルコニウムを含まない、ほんの不純物量にすぎないジルコニウムであるのが好ましい。

【0050】

本発明の合金の加工は、完成ゲージ合金即ち完成時の寸法の合金の特性に有意な影響を与える。図１は、当該銅合金に関して望まれる降伏強さ、曲げ成形性、耐応力緩和性、弾性率、極限引張強さおよび導電率を達成する連続加工段階をブロック図で示している。これらの加工段階は、いずれのクロム含有銅合金にも有益であると考えられる。

【0051】

先ず、任意の適当な方法で合金を鋳造する１０。例えば、陰極銅をるつぼまたは木炭カバーの付いた溶融炉中約１２００℃の温度で溶融し得る。次いで、所望組成物の鋳造に適した親合金形態の溶融体に、クロムと、所望なら、チタン、ケイ素、銀および鉄などの他の合金成分を添加する。鋳造は、ストリップ鋳造またはベルト鋳造などの連続プロセスを経由してよく、これらの連続プロセスにおいて、鋳造により、ストリップまたはベルトは固溶化焼鈍１４の前の冷間圧延１２に適した厚さになる。この鋳造厚さは、約１０．２〜２５．４ｍｍ（０．４〜１インチ）であるのが好ましく、次いで、ストリップまたはベルトは、約１．１４ｍｍ（０．０４５インチ）の公称厚さに冷間圧延される。

【0052】

あるいは、本発明の合金は、細長いインゴットとして鋳造し１０′、熱間圧延１６によりストリップに押しつぶし得る。通常、熱間圧延は、７５０〜１０３０℃の温度であり、インゴットの厚さを溶体化焼鈍即ち固溶化焼鈍の厚さよりいくらか大きい厚さまで薄くするのに用いられる。熱間圧延は数回通過させてよく、一般に、固溶化焼鈍に望ましい厚さより大きい厚さを有するストリップに成形するのに用いられる。

【0053】

加工は、熱間および冷間圧延によって加工する銅合金ストリップに関して説明されているが、本発明の銅合金は、ロッド、ワイヤまたはチューブに成形することもでき、その場合、加工は、引抜きまたは押出の形態でよい。

【0054】

熱間圧延１６の後、ストリップを水冷し、次いで、酸化物被覆を除去するためにばり取りおよびフライス削りを行う。次いで、ストリップを冷間圧延し１２、固溶化焼鈍１４された寸法とする。冷間圧延１２は、１回通すだけでもよいし、必要なら中間焼鈍を挟んで数回通してもよい。約４００〜５５０℃の温度で約４〜８時間の中間焼鈍により、このプロセスの最後に、１０ミクロンの程度の微結晶粒および均質構造を有する高強度合金ができる。この中間焼鈍温度が完全均質化に近いと、このプロセス後の合金は、低強度および粗結晶粒薄層（ｓｔｒｉｎｇｅｒ）を有する。中間焼鈍を省くと、処理後に、結晶粒度が２５〜３０ミクロンの範囲の合金ができる。再結晶粒構造を強化するために、冷間圧延段階がストリップに２５〜９０％の厚さ減少などのある程度の冷間加工を与えるのが好ましい。

【0055】

合金は、結晶粒を過剰成長させずに完全な再結晶を達成するのに有効な時間および温度で固溶化焼鈍１４をする。最大結晶粒度は２０ミクロン以下に維持するのが好ましい。最大結晶粒度が１５ミクロン以下であればなお好ましい。さらに、焼鈍の時間および温度は、ミクロ構造の均質性を達成するのに有効なように選択する必要がある。したがって、焼鈍時間が短かすぎたりまたは焼鈍温度が低すぎたりすると、ストリップのある部分と他の部分とに、非等方向曲げ特性を引き起こす硬度およびミクロ構造の偏差が生じる。過剰な焼鈍時間または温度は、結晶粒過剰成長および曲げ成形性不良を引き起こす。固溶化焼鈍１４は、範囲は広範であるが、８５０〜１０３０℃で１０秒〜１５分間のストリップ焼鈍でなければならない。固溶化焼鈍１４は、より好ましくは９００〜１０００℃の温度で約１５秒〜１０分、最も好ましくは９３０〜９８０℃の温度で２０秒〜５分である。

【0056】

図３は、０．４０％のクロムを有する銅合金の再結晶および結晶粒成長に与える固溶化焼鈍（ＳＡ）の時間および温度の効果をグラフで示している。記載されている１０〜１５μｍなどの値は結晶粒度である。９５０℃の温度では、約１７〜約３５秒の焼鈍時間で、過剰な結晶粒成長のない再結晶が達成される。１７秒未満では、再結晶が限定される。３５秒を超えると、合金は完全に再結晶するが、２０〜２５ミクロンの結晶粒度が生じ、焼鈍時間が約４０秒を超えると、結晶粒が急速成長して、３０〜１００ミクロンの範囲の結晶粒が得られる。

【0057】

図４は、合金が０．５４％のクロムを含有する場合の温度に対する固溶化焼鈍温度の効果をグラフで示しており、クロム含有量を増やすと焼鈍の時間および温度の許容範囲がどのように拡大するかを示している。この場合、１０〜１５ミクロンの結晶粒度での再結晶は、９５０℃で約７〜約４５秒の時間で達成可能である。しかし、結晶粒度は極めて良好に制御されるが、溶解していないクロム粒子が合金特性を大きく劣化させる。

【0058】

再び図１を参照すると、固溶化焼鈍１４を行った合金を今度は急冷してミクロ構造の均質性を保持する。急冷により、２０秒以下で、最低８５０℃、好ましくは９００℃を超える固溶化焼鈍温度から５００℃以下まで合金温度を下げなければならない。急冷温度が１０秒以下で９００℃から５００℃未満までであればなお好ましい。

【0059】

再結晶に有効な多重固溶化焼鈍（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｎｅａｌｓ）１４を利用し得る場合、再結晶に有効な固溶化焼鈍が１回存在するのが好ましい。

【0060】

急冷１８の後、ストリップまたはシートを得るために合金を冷間圧延２０して、その厚さを４０〜８０％まで減少させる。箔の場合、厚さを、９０％を超えるかまたは好ましくは９９％まで冷間圧延減少させるのが好ましい。ストリップまたはシートの冷間圧延による厚さの減少は５０〜７０％であり、圧延機に１回以上通して重度に冷間加工されたストリップを生産するのが好ましい。

【0061】

次いで、合金を時効熱処理２２する。時効熱処理２２は、１段階であってもよいし、または好ましくは２段階である。段階的時効により、より高い強度および導電率が得られることが判明したが、段階的時効によって曲げ成形性も改善され得ると考えられる。第１段時効、および１段階で実施される場合には単一時効段階は、約３５０〜約５５０℃の温度で１〜１０時間である。この第１段時効２２は４００〜５００℃の温度で１〜３時間が好ましい。

【0062】

時効焼鈍を多段階で行う場合、第２段焼鈍２４は、約３００〜約４５０℃の温度で１〜１２時間であり、それによって、強度を低下させることなく導電率が増大する。第２段時効２４は約３５０〜約４２０℃の温度で５〜７時間である。

【0063】

合金は、高い耐応力緩和性が要求される場合（例えば、自動車用では）、時効焼鈍状態で用いることができる。時効焼鈍後に、合金は約６８ｋｓｉ（４７０ＭＰａ）の降伏強さおよび約８０％ＩＡＣＳの導電率を有している。さらに高い強度が要求される場合、時効焼鈍段階２２または２４の後に追加の加工段階を実施し得る。

【0064】

時効焼鈍した合金ストリップを冷間圧延２６して、通常、０．２５〜０．３５ｍｍの程度の最終ゲージ厚さにするが、将来のコネクタの目標は、０．１５ｍｍ（０．００６インチ）以下の程度の厚さを有することである。約０．１５ｍｍ（０．００６インチ）以下の薄いストリップ材料も、銅合金箔製品として有用である。一般に、冷間圧延２６は、圧延機に１回以上通して厚さを１０〜５０％減少させる。

【0065】

冷間圧延２６の後、２００〜５００℃の温度で１０秒〜１０時間の応力除去焼鈍２８が存在する。応力除去焼鈍２８は、２５０〜３５０℃の温度で１〜３時間が好ましい。

【0066】

図２は、ワイヤおよびロッドの製造に特に適した工程の流れをブロック図で示している。本発明の銅合金を任意の適当な方法で鋳造３０し、押出３２して、所望の断面形状、好ましく形断面形状が円形であるロッドを作る。熱間押出は、７００〜１０３０℃の温度、好ましくは９３０〜１０２０℃の温度下である。

【0067】

押し出したロッドを急冷３４し、次いで、冷間引抜き（または冷間押出）３６して直径を９８％まで減少させる。次いで、引き抜いたロッドを３５０〜９００℃の温度で１分〜６時間焼鈍３８する。冷間引抜き３６および焼鈍３８の順序を１回以上繰返し、次いで、冷間引抜き（または冷間押出）４０して最終ゲージ即ち最終寸法にする。

【0068】

降伏強さ、耐応力緩和性および導電率などの個々の特性はそれぞれ電気コネクタとして使用するのに適した銅合金の特性決定に重要であるが、多重関連特性を統合する全体論的値はさらに有用である。この全体論的アプローチは品質機能展開（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ略してＱＦＤ）を利用し得る。ＱＦＤは、顧客を満足させることを目的とする設計品質を開発し、次いで、顧客の要求を生産期全体に用いられる設計目標にする方法である。顧客を調査して、顧客の用途に最も重要な特性を確認し、それらの特性それぞれの相対的重要性を順位付けする。顧客も、それぞれの所望特性について、範囲許容し得る最低の値である「失望」から、「望ましい」、「過大」までの範囲の値を確認する。ＱＦＤは、Ｅｄｗｉｎ Ｂ．Ｄｅａｎによる２つの論文、Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ Ａｄｖａｎｔａｇｅ，１９９４およびＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ＱＦＤ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ Ａｄｖａｎｔａｇｅ，１９９５にさらに詳細に記載されている。どちらの論文もｈｔｔｐ：／／ｍｉｊｕｎｏ．ｌａｒｃ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／ｄｆｃ／ｑｆｄ／ｃｑｆｄ．ｈｔｍｌでダウンロード可能である。

【0069】

表１は、自動車用を意図とする銅合金の特性、等級および範囲のリストを列挙しており、表２は、マルチメディア用途において使用するための銅合金の同様な特性、等級および範囲を列挙している。「等級」は、０から１までのスケールであり、１は特性値が最高値であることを意味し、０は特性値が最低値であることを意味している。

【0070】

【表1】

【0071】

【表2】

【0072】

本発明の銅合金は、自動車用、工業用、およびマルチメディア用としても、５０（望ましい）を超えるＱＦＤ値を達成することができ、これは、顧客が、本発明の銅合金をいずれの用途でも許容し得るものと確認したことを示している。

【0073】

電気コネクタに成形した銅合金ストリップに関して上述したが、本発明の合金および加工は、リードフレームに成形するのにも適している。リードフレームは、外リードをプリント回路基板中に挿入するために９０°の角度に曲げるので、良好な曲げ特性を必要とする。微細結晶粒構造でありかつ粗粒が不在であることは、本発明の合金をリードフレームの成形に用いられるプロセスである均一化学エッチングに利用し易くする。

【0074】

ストリップに成形される銅合金に関して上述したが、本発明の合金および加工は、ロッド、ワイヤおよび電気製品部品の成形にも適している。前以て必要な高硬度は、合金の１４０ＧＰａあたりの高ヤング率によってもたらされる。高導電率および高強度は、曲げ性を犠牲にして、中間圧延または引抜きで９８％まで伸ばし、３５０〜９００℃の温度で１分〜６時間の１回以上の中間焼鈍を加えることにより達成し得る。

【0075】

本発明の銅合金の利点は以下の実施例からより明らかになるであろう。

【実施例】

【0076】

実施例１
０．５５％のクロムと、０．１０％の銀と、０．０９％の鉄と、０．０６％のチタンと、０．０３％のケイ素と、０．０３％の錫と、残部の銅および不可避不純物とからなる公称組成を有する銅合金を溶融し、鋳造してインゴットを造った。インゴットを機械加工し、９８０℃で熱間圧延し、急冷して、厚さ１．１ｍｍのストリップに加工した。ストリップを長さ約３００ｍｍの断片に切断し、９５０℃で２０秒間溶融塩浴中に浸漬し、次いで、室温（公称２０℃）まで水冷した。切断されたストリップの表面をフライス削りして表面の酸化物を除去し、ついで、冷間圧延して０．４５ｍｍの中間ゲージ即ち中間厚さとし、４７０℃で１時間、次いで３９０℃で６時間熱処理した。その後、ストリップ材料を圧延して、０．３ｍｍの最終ゲージ即ち最終厚さとし、２８０℃で２時間の応力除去焼鈍にかけた。

【0077】

最終製品は以下の特性を示した：
降伏強さ＝８４ｋｓｉ（５８０ＭＰａ）；
弾性率＝１４５ＧＰａ；
９０°曲げ半径０×ｔ（Ｖブロック法、顕微鏡写真で調べても亀裂は見られなかった）；
１８０°曲げ半径０．８×ｔ（成形パンチ法、顕微鏡写真で調べても亀裂は見られなかった）
応力緩和 −
１００℃に１０００時間暴露後に６％の応力減少、
１５０℃に１０００時間暴露後に１３％の応力減少、
２００℃に１０００時間暴露後に２２％の応力減少；
極限引張強さ ８６ｋｓｉ（５９３ＭＰａ）；および
導電率 ７９％ＩＡＣＳ。
この合金は、５４という自動車用および工業用として適するＱＦＤ等級を有していた（表１２参照、マルチメディア用途については表１１参照）。

【0078】

実施例２
表３に示されている組成を有する７種の銅合金を溶融し、４．５Ｋｇ（１０ポンド）のインゴットとして鋼押型に鋳造した。型から抜き出した後、インゴットは１０ｍｍ×１０２ｍｍ×４４．５ｍｍ（４″×４″×１．７５″）のサイズを有していた。鋳造インゴットを９５０℃で２時間均熱し、次いで、６回熱間圧延して厚さを１．２７ｍｍ（０．５０″）とし、水冷した。酸化物被覆を除去するためにばり取りおよびフライス削りした後、合金を冷間圧延して１．１４ｍｍ（０．０４５″）の公称厚さとし、流動床炉中９５０℃で２０秒間溶体化処理した後、水冷した。

【0079】

次いで、合金を連続的に数回通して冷間圧延し、厚さを６０％減少させて０．４６ｍｍ（０．０１８″）の厚さとし、次いで、４７０℃で１時間の第１静的焼鈍と、その後の３９０℃で６時間の２回目の静的焼鈍とからなる２重時効焼鈍にかけた。この熱処理により、合金が硬化すると同時に、そのミクロ構造を再結晶させることなく導電率が冷間圧延値を超えて増大した。次いで、合金を冷間圧延して厚さを３３％減少させて０．３０ｍｍ（０．０１２″）とし、２８０℃で２時間の応力除去焼鈍熱処理にかけた。表４に示されているように、本発明の合金によって、５５０ＭＰａ（すなわち、８０ｋｓｉ）の降伏強さと導電率８０％ＩＡＣＳの商業用に好ましい公称組合せに近づいた。

【0080】

【表3】

【0081】

【表4】

【0082】

合金ＯおよびＥは、合金Ｊ３０８およびＪ３１０と本質的に同じ方法で加工したが、但し、熱間圧延は、１０００℃で１２時間の均質化焼鈍の後で開始し、固溶化熱処理は塩浴中９００℃で９０秒であり、その後水冷し、時効処理は５００℃で１時間であった。引張特性および導電率は、時効されたままの状態で０．２ｍｍゲージ即ち厚さ（プロセスＡ）および０．３ｍｍゲージ即ち厚さ（プロセスＢ）で得られたが、これは、０．３％クロムレベルでの銀添加によりもたらされた強度の増大を示している（表５）。

【0083】

【表5】

【0084】

合金ＢＴおよびＢＵは、合金ＯおよびＥと本質的に同じ方法で加工したが、但し、時効処理は、第１段が４７０℃で１時間、第２段が３９０℃で６時間の２段階焼鈍からなっていた。引張強さおよび導電率特性は、時効されたままの状態で測定し、表６に示されているように、０．５％クロムレベルでの銀添加による応力緩和の減少（耐応力緩和性の増大）を示した。

【0085】

【表6】

【0086】

実施例３
表７Ａおよび７Ｂは、本発明の組成物と加工とがどのように曲げの改善をもたらすかを示している。表７Ａに示されているように、溶体化処理（ＳＨＴ）で加工すると、本発明の合金Ｊ３１０は等方向曲げを有していたが、銀を含まない対照合金Ｊ３０６はいくらか非等方向曲げ特性を有していた。冷間圧延を挟んでベル焼鈍（ＢＡ）加工した場合、対照合金Ｋ００５は、非等方向性および不良曲げ特性を有していた。表７Ａの合金Ｊ３０６、Ｊ３１０およびＫ００５の曲げ評価は、Ｖブロック法によるよりも少なくとも０．５高い曲げ値をもたらすことが判明しているマンドレル法にしたがった。

【0087】

合金Ｋ００７およびＫ００５の場合は、８５０〜１０３０℃で１〜２４時間の均質化段階と、６００〜１０００℃の温度での熱間圧延段階と、その後の毎分５０〜１０００℃の冷却測度での急冷段階で加工した。これらの段階の後に、３５０〜５００℃の温度で１０時間までのベル焼鈍（慣用のＢＡプロセス）を１回または２回挟んで９９％までの冷間圧延を行った。表７Ｂは、慣用ＢＡプロセスにより、銀含有合金Ｋ００７がより良好な曲げを有していたことを示している。表７Ｂに示されている合金の曲げ評価はＶブロック法にしたがった。

【0088】

表７Ｂは、本発明の合金、Ｋ００７およびＫ００８の場合、両合金を慣用ベル焼鈍（ＢＡ）プロセスまたは溶体化処理（ＳＨＴ）プロセスによって加工すると、市販合金Ｋ００５に比べて良好な曲げが得られたことを示している。新規なプロセス（ＳＨＴ）によって慣用ＢＡプロセスに比べて良好な曲げ成形性および等方性値が得られる。

【0089】

【表7A】

【0090】

【表7B】

【0091】

測定した値の関数として等級を支持する計算値は、異なる合金またはテンパー即ち調質度による要件の達成が予測可能でなければならないことを示している。

【0092】

このためには、ｓ字形数学的関数を用いることができる。達成等級は、失望限界においては低い、例えば、５％であろう。望ましい特性近くでは、達成等級は約５０％に到達するであろうし、測定された特性の小さな変動に応じて急激な増大または減少が現れるであろう。過大限界では、要件は目標以上に達成される。この等級は９５％に達するであろう。それ以上改善しても顧客の満足感はあまり高められない。特性の変動は等級をわずかに変化させるに過ぎないであろう。
本発明者らは、このためにスケールドアークタンジェント関数（ｗ（ｆ（ｘ））を用いる。この関数は、目的の特性の最低値（Ｘ_min）および最高値（Ｘ_max）に設定される。ここで、等級ｗ（ｆ（ｘ））は、それぞれ０％または１００％に設定される。等級ｆ（ｘ）に関するこれらの値の間で、与えられた２つの点がｓ字形関数を形成する。

【0093】

ｆ（ｘ）＝５０＋（１００／Ｂ）・アークタンジェント（ｃ１・（ｘ＋ｃ２））
定数ｃ１およびｃ２は、（ｘ₁，ｆ（ｘ₁））および（ｘ₂，ｆ（ｘ₂））によって設定された２つの等級から計算される。これらの設定は、適当な等級特性に関する決定によって行われる。
ｗ（ｆ（ｘ））＝ｗ（ｆ（ｘ_min））＋（ｗ（ｆ（ｘ_max））−ｗ（ｆ（ｘ_min））・（ｆ（ｘ）−ｆ（ｘ_min））／（ｆ（ｘ_max）−ｆ（ｘ_min））
（ここで、ｘは吟味中の特性の実際値であり、ｗ（ｆ（ｘ））はこの特性の等級を与える）。

【0094】

全特性の全体論的等級は、目的とする各特性の等級に、その相対的重要性のＱＦＤによって与えられる指定値をかけることにより達成される。これらの結果を合計し、すべての相対的重要性値の和で割る。

【0095】

これによって、性能の全体的等級が完全に過大な１００％解に関して百分率で与えられる。理想的な解（焦点）は、約５０％の結果を示すであろう。全体的等級は、合金および調質度を最も客観的な基準で比較するのに有用なツールである。マルチメディア用途に利用される値は表８に示され、自動車用途のものは表９に示されている。

【0096】

【表8】

【0097】

【表9】

【0098】

表１０は、表２に示されているような公称所望特性を有する銅合金がＱＦＤ等級５１を有していることを示している。表１１は、実施例１の銅合金が、マルチメディア用としてはＱＦＤ値６４を有していることを示しており、表１２は、実施例１の銅合金が、自動車用および工業用としてＱＦＤ値５４を有していることを示している。

【0099】

本発明により、上述のような目的、手段および利点を完全に満足する、電気コネクタ用途に特に適した高強度および高導電率を特徴とする銅合金が提供されたことは明らかである。本発明を特定の実施態様およびその実施例と組み合わせて説明したが、上記説明を考慮すれば、当業者には、多くの代替、改良および変更が自明であることは明らかである。したがって、そのような代替、改良および変更はすべて添付特許請求の範囲の精神および広範な範囲内に包含されるものとする。

【0100】

【表10】

【0101】

【表11】

【0102】

【表12】

【図面の簡単な説明】

【0103】

【図1】本発明の銅合金からストリップを製造するための加工段階の流れ図。

【図2】本発明の銅合金からワイヤまたはロッドを製造するための加工段階の流れ図。

【図3】固溶化焼鈍温度および固溶化焼鈍時間の関数としての本発明の２種の関連合金の再結晶粒度を示すグラフ。

【図4】固溶化焼鈍温度および固溶化焼鈍時間の関数としての本発明の２種の関連合金の再結晶粒度を示すグラフ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】