(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１重量％Ｚｒ）、残部銅の組成式で表される高次ベリリウム・ニッケル・銅合金であって、前記合金は、実質的に時効過多なしに、時効硬化され、８３〜９６％の応力緩和抵抗（１７５℃で１０００時間の前記合金の０．２％オフセット耐力の７５％の初期応力での前記合金の加熱後の残留応力割合）を有し、少なくとも６５ｋｓｉ（４４８ＭＰａ）の耐力と、８７〜１３５．６ｋｓｉ（５９９〜９３５ＭＰａ）の最終張力（引張強度）と、４７．４％〜６３．１％ＩＡＣＳの電気伝導度を備えていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金。
【請求項２】
請求項１に記載の高次ベリリウム・ニッケル・銅合金であって、前記合金が、７５０〜９５０ｏＦ（３９９〜５１０℃）において、時効硬化がなされていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金。
【請求項３】
請求項２に記載の高次ベリリウム・ニッケル・銅合金であって、前記合金は溶体化アニールと冷間加工が施されていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金。
【請求項４】
請求項３に記載の高次ベリリウム・ニッケル・銅合金であって、前記合金は、該合金の最大硬度に達成するようにピーク時効処理されることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金。
【請求項５】
請求項２に記載の高次ベリリウム・ニッケル・銅合金であって、
（ａ）前記合金組成を有するストリップを予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、
（ｂ）前記冷間圧延したストリップを１５５０oＦ〜１７００oＦ（８４３℃〜９２７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングし、
（ｃ）前記ストリップを２０％〜９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、
（ｄ）前記ストリップを７５０〜９５０ｏＦ（３９９〜５１０℃）において、１から１６時間の間、時効過多なしに時効処理してなることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金。
【請求項６】
（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１重量％Ｚｒ）及び残部銅とした組成式で表されるスズおよびジルコニウムを添加した高次ベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金の製造方法であって、
（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、
（ｉｉ）得られた溶融物からビレットを鋳造し、
（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、
（ｉｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、
（ｖ）上記冷間圧延されたストリップを、１５５０oＦ〜１７００ｏＦ（８４３〜９２７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後急冷し、
（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを、０％〜９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、
（ｖｉｉ）上記冷間加工されたストリップを１〜１６時間にわたり、７５０ｏＦ〜９５０ｏＦ（３９９〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備えたことを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の高次ベリリウム・ニッケル・銅合金の製造方法であって、前記（ｉｉｉ）のステップが、工程（ｉｉ）において得られた前記ビレットを熱間圧延してストリップとし、該ストリップの曲げ成形性を向上するために中間アニールする工程を有することを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の高次ベリリウム・ニッケル・銅合金の製造方法であって、前記（ｉｖ）のステップは、前記（ｉｉｉ）のステップで得られたストリップを当該ストリップの厚さよりも薄く、前記予備仕上げ厚よりも厚い中間厚に冷間圧延するステップと、前記中間厚のストリップを中間アニールするステップとを含むことを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金の製造方法。
【請求項９】
（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１重量％Ｚｒ）、残部銅の組成式で表される高次ベリリウム・ニッケル・銅合金を有する製造品であって、前記合金は、実質的に時効過多なしに、時効硬化され、８３〜９６％の応力緩和抵抗（１７５℃で１０００時間の前記合金の０．２％オフセット耐力の７５％の初期応力での前記合金の加熱後の残留応力割合）を有し、少なくとも６５ｋｓｉ（４４８ＭＰａ）の耐力と、８７〜１３５．６ｋｓｉ（５９９〜９３５ＭＰａ）の最終張力（引張強度）と、４７．４％〜６３．１％ＩＡＣＳの電気伝導度を備えていることを特徴とする製造品。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造品であって、７５０〜９５０ｏＦ（３９９〜５１０℃）において、１から１０時間時効硬化がなされていることを特徴とする製造品。
【請求項１１】
請求項１０に記載の製造品であって、前記合金は、時効過多又は時効不足なしに時効処理されることを特徴とする製造品。
【請求項１２】
請求項１１に記載の製造品であって、前記合金は少なくとも２０％の加工率で冷間加工されていることを特徴とする製造品。
【請求項１３】
請求項９に記載の製造品であって、前記製造品はリードフレームであることを特徴とする製造品。
【請求項１４】
請求項９に記載の製造品であって、前記製造品は電気コネクタに用いられることを特徴とする製造品。
【請求項１５】
請求項９に記載の製造品であって、前記合金は、前記Ｎｉを０．４８〜０．７４重量％含有することを特徴とする製造品。
【請求項１６】
請求項１５に記載の高次ベリリウム・ニッケル・銅合金であって、前記合金は、Ｚｒを０．１５重量％含有することを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、合金に関し、特に、高導電率および応力緩和抵抗を備えたベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金に関する。ここで、「リーン合金」とはベリリウム含有量が比較的少ない合金を意味するものとする。
【０００２】
【従来の技術】
ベリリウム・銅合金は、導電率、成形性、強度、および耐腐食性のいずれも高く優れた特性をもつことで知られている。これらの理由により、ベリリウム・銅合金は、特に、自動車用電気コネクタおよび半導体チップ用のリードフレームを構成するのに適していると考えられている。
【０００３】
従来のベリリウム・銅合金では、強度を高めるための添加剤としてコバルトが使用されてきた。これに関して、コバルトに代えてもしくはコバルトとともにニッケルを添加することも行われており、合金の導電率を増加させるという別の利点が得られている。コスト低減を企図して、ベリリウム含有量を減少させることも検討されてきた。しかしながら、その結果は、強度、成形性および応力緩和抵抗の低下、さらに場合によっては、導電率の低下をともなうことになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、成形性や、導電率や強度を損なうことなく、優れた応力緩和抵抗を備えた高性能ベリリウム・ニッケル・銅合金を提供することにある。
【０００５】
本発明の別の目的は、優れた導電率を備えた高性能合金を提供することにある。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、機械的特性を向上させた、低コストのベリリウム・ニッケル・銅合金を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、その他所望の合金特性を損なうことなく、曲げ成形性を向上させたベリリウム・ニッケル・銅合金の製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、従来の方法を用いて新規な高性能合金を簡単に且つ効率的且つ経済的に製造することにある。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、ベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金をその特性を向上させつつ提供することにある。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、電気コネクタの性能を向上させることにある。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、半導体リードフレームの性能を高めることにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、ベリリウム・ニッケル・銅合金を処理する際のスズめっきされたスクラップを、高度の熱間加工性を維持しながら、化学的脱スズめっき処理を行うことなく、直接的にリサイクルすることを可能とすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１重量％Ｚｒ）、残部銅の組成式で表される高次ベリリウム・ニッケル・銅合金であって、前記合金は、実質的に時効過多なしに、時効硬化され、８３〜９６％の応力緩和抵抗（１７５℃で１０００時間の前記合金の０．２％オフセット耐力の７５％の初期応力での前記合金の加熱後の残留応力割合）を有し、少なくとも６５ｋｓｉ（４４８ＭＰａ）の耐力と、８７〜１３５．６ｋｓｉ（５９９〜９３５ＭＰａ）の最終張力（引張強度）と、４７．４％〜６３．１％ＩＡＣＳの電気伝導度を備えていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金が得られる。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１重量％Ｚｒ）及び残部銅とした組成式で表されるスズおよびジルコニウムを添加した高次ベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金の製造方法において、（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、（ｉｉ）得られた溶融物からビレットを鋳造し、（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、（ｉｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、（ｖ）上記冷間圧延されたストリップを、１５５０oＦ〜１７００ｏＦ（８４３〜９２７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後急冷し、（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを、０％〜９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、（ｖｉｉ）上記冷間加工されたストリップを１〜１６時間にわたり、７５０ｏＦ〜９５０ｏＦ（３９９〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備えたことを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金の製造方法が得られる。
【００１５】
本発明のさらなる態様によれば、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１重量％のＺｒ）、残部銅の組成式で表される高次ベリリウム・ニッケル・銅合金を有する製造品であって、前記合金は、実質的に時効過多なしに、時効硬化され、８３〜９６％の応力緩和抵抗（１７５℃で１０００時間の前記合金の０．２％オフセット耐力の７５％の初期応力での前記合金の加熱後の残留応力割合）を有し、少なくとも６５ｋｓｉ（４４８ＭＰａ）の耐力と、８７〜１３５．６ｋｓｉ（５９９〜９３５ＭＰａ）の最終張力（引張強度）と、４７．４％〜６３．１％ＩＡＣＳの電気伝導度を備えていることを特徴とする製造品が得られる。なお、ここで、「高次ベリリウム・ニッケル・銅合金」とは、ベリリウム、ニッケル、その他を含む銅合金を意味するものとする。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
ここでは、本発明を、ベリリウム・ニッケル・銅合金に関して説明するが、アルミニウム基合金やその他の銅またはニッケル基合金など各種の析出硬化性材料の特性を高めるために用いることもできる。
【００２０】
本発明のさらなる目的および利点は以下の実施例の説明により明らかになろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、ベリリウム・ニッケル・銅合金に添加される成分について、合金の性能を維持するために必要なベリリウムの割合を減少させるだけでなく、材料の特性を向上させることのできる成分の特別な組み合せの発見にもとづくものである。
【００２２】
このような材料は、特にハイテク用途としてリードフレームや電気コネクタに用いるのに特に好ましいものとみなされてきた。例えば、リードフレームの例は、米国特許第５，４３７，０９６号および第５，５２５，８３６号に示されている。また、電気コネクタの例は、米国特許第５，０３７，３１１号および「ConnectorEngineeringDesign Guide」-Material Selection in the Design of Spring ContactsandInterconnection, by Brush Wellman Inc.-Technical Staff, July, 1995  に記載されている。
【００２３】
電気コネクタにおける回路保全性は、しばしば、相手コネクタの寿命にわたって最小接触法線力を維持できるか否かに依存している。高温でのコネクタの動作中に、「応力緩和」として知られる現象が起こり得る。一つの定義によれば、応力緩和とは、高温下で長時間にわたる一定の弾性的撓みのもとでの法線力の熱作用による消失である。電気的接続のために特定の最小法線力を必要とするコネクタは、通常の動作温度における緩和により予期される経時的応力損失を補償するため、室温における法線力に関して過大に設計される必要があることがわかっている。
【００２４】
「過大設計」の望ましくない副次効果は、挿入力の増加である。応力緩和抵抗が高い合金によれば、挿入力を小さくできるだけでなく、より細いストリップおよび／またはより小さいスプリングビームを使用でき、これにより、コストを削減できる。これは、接触性能を損なうことなく達成される。
【００２５】
応力緩和は、通常、テーパ状の片持ちビーム試料について測定される。すなわち、この試料を固定具内で撓ませ、被試験ストリップの室温における０．２％オフセット耐力より小さい所定の初期応力を与える。応力緩和は、選択された温度において時間を変えて（１０００時間、場合によっては１００００時間にわたって）放置した後の「％残留」初期応力として測定される。
【００２６】
通常、応力緩和抵抗は、合金中に働く強化メカニズムに応じて、導電性弾性合金の３つのカテゴリーに合致される。最低位の緩和抵抗は、固溶体化および冷間加工によってのみ強化される銅合金において見うけられる（例えば、Ｃ２６０００黄銅およびＣ５１０００リン青銅）。次は、熱処理による強度発生によりかなり高い応力緩和抵抗が得られる析出（核生成および成長）硬化型銅合金（例えば、Ｃ１７２００、Ｃ１７５１０、Ｃ１７５００、Ｃ１７４１０およびＣ７０２５）である。緩和抵抗のさらなる増加は、熱処理に応じてスピノーダル分解により強化される銅合金（すなわち、スピノーダル合金）において見うけられた（例えば、Ｃ７２９００および４重量％Ｔｉ−Ｃｕ）。
【００２７】
別の重要なパラメータは曲げ成形性である。曲げ成形性は、「平面ひずみ」（試料の幅対厚さの比が、８：１よりかなり大きい）の条件下で９０度Ｖ−ブロックにおいて雄型パンチにより曲げられた場合の、クラックなしの最小パンチ半径「Ｒ」をストリップ厚さ「ｔ」で除した値である。
【００２８】
上記は、説明の目的のためのものであり、使用条件を制限するものではない。コネクタおよびリードフレームのその他の態様は、当業者にはよく知られており、さらなる説明は省略する。
【００２９】
本発明の一態様は、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１重量％Ｚｒ）、残部銅の組成式で表される高次ベリリウム・ニッケル・銅合金である。このような合金は、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗が向上し、しかも強度を損なうことがないという利点がある。
【００３０】
本発明の別の態様は、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１重量％Ｔｉ）、残部銅の組成式で表される高次・ベリリウム・ニッケル銅合金である。この合金も同様に、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗の向上により特徴づけられる。やはり、強度が損なわれることはない。
【００３１】
あるいは、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋（０．０６〜１％重量Ｚｒ）＋（０．０６〜１％Ｔｉ）、残部銅の組成の合金が得られる。この合金は、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が０．０６重量％〜１重量％の範囲内にある。前述と同様、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗が向上し、強度は維持される。
【００３２】
一般に、上記の組み合せおよび成分範囲は、高性能を要求される用途のためのベリリウム・ニッケル・銅合金の各種特性を、調和を保ちつつ向上させた。このような合金は、従来の合金に匹敵する強度を提供するだけでなく、Ｃ７０２５、Ｃ７０２６、その他ストリップ製品用の熱処理銅合金などの競合する合金よりも優れた成形性、導電率および応力緩和抵抗をも提供する。各成分の割合は好ましくは重量ベースであることが当業者であれば容易に理解されよう。
【００３３】
表１〜表８を参照すると、本発明による組成（表１〜表４）とプロセス及び特性（表５〜表８）の具体例が示されている。
【００３４】
【表１】
0004456186.tif 000002
【００３５】
【表２】
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【００３６】
【表３】
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【００３７】
【表４】
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【００３８】
【表５】
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【００３９】
【表６】
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【００４０】
【表７】
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【００４１】
【表８】
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【００４２】
各組成を、まず、工業用炉内で空気中にて誘導加熱により溶融し、半連続鋳造を行って、呼称厚さ７インチ（１７．５ｃｍ）のストリップ用ビレットを成形した。次に、従来の製造プロセスを用い、下記のとおり、成形ビレットをストリップに変えた。
【００４３】
本発明の一態様によれば、スズと、ジルコニウムおよび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金が製造される。上記合金は、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋［（０．０６〜１重量％Ｚｒ）および／または（０．０６〜１重量％Ｔｉ）］、残部銅の組成を有し、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が０．０６重量％〜１重量％の範囲内にある。その製造方法は、（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、（ｉｉ）上記溶融物を鋳造してビレットとし、（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、（ｉｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、（ｖ）上記冷間圧延されたストリップを、１５５０oＦ〜１７００oＦ（８４３℃〜９２７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後急冷し、（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを、０％〜９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、（ｖｉｉ）上記冷間加工されたストリップを、１〜１６時間にわたり、７５０oＦ〜９５０oＦ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備えている。
【００４４】
本発明の別の態様は、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋［（０．０６〜１重量％Ｚｒ）および／または（０．０６〜１重量％Ｔｉ）］、残部銅の組成式で表される合金の製造方法である。やはり、ＺｒおよびＴｉの割合の合計は０．０６重量％〜１重量％の範囲内にある。ただし、この方法は、（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、（ｉｉ）上記溶融物を鋳造してビレットとし、（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、（ｉｖ）曲げ成形性を高めるため上記熱間圧延されたストリップを中間アニーリングし、（ｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、（ｖｉ）上記冷間圧延されたストリップを、１５５０oＦ〜１７００oＦ（８４３℃〜９２７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後急冷し、（ｖｉｉ）上記アニーリングされたストリップを、０％〜９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、（ｖｉｉｉ）上記冷間加工されたストリップを、１〜１６時間にわたり、７５０oＦ〜９５０oＦ（３９９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備えている。
【００４５】
本発明のさらなる態様は、（０．１５〜０．５重量％Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５重量％Ｎｉ）＋（０〜０．２５重量％Ｓｎ）＋［（０．０６〜１重量％Ｚｒ）および／または（０．０６〜１重量％Ｔｉ）］、残部銅とした組成式で表されるスズ、ジルコニウムおよび／またはチタンを添加したベリリウムニッケル銅のリーン合金の製造方法である。同様に、ＺｒおよびＴｉの割合の合計は０．０６重量％〜１重量％の範囲内にある。この方法によれば、まず、上記組成式で表される組成を、例えば誘導加熱により溶融し、鋳造してビレットとする。次に、上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、上記ストリップを、中間の厚さまで冷間圧延する。曲げ成形性を高めるため上記冷間圧延したストリップを中間アニーリングする。次に、上記アニーリングされたストリップを、予備仕上げ厚さまで冷間圧延する。その後、上記冷間圧延されたストリップを、１５５０oＦ〜１７００oＦ（８４３℃〜９２７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後急冷し、０％〜９０％の範囲内で冷間加工して最終厚さとする。上記冷間加工されたストリップに、１〜１６時間にわたり、７５０oＦ〜９５０oＦ（３９９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化を施す。
【００４６】
さらに詳細には、ビレットを呼称厚さ０．３インチ〜０．８インチ（０．７５ｃｍ〜２ｃｍ）のストリップに熱間圧延することが好ましい。さらに、上記ストリップを熱間圧延機でコイルに圧延した後、熱間最終温度から室温まで空冷（または、水中急冷）する。このコイルをさらに、熱間圧延された厚さで中間アニーリングしてもよい。上記熱間圧延されたコイルは、次に、酸化物スケールを取り除くために圧延することが好ましく、さらに、０．０２０インチ（０．０５ｃｍ）程度の予備仕上げ厚さまで冷間圧延する。上記の予備仕上げ厚さとは、一つの定義によれば、最終厚さへの選択された量の追加の冷間加工を可能とするのに十分な、（最終溶体化アニーリングステップを用いるために）予め定められた厚さである。
【００４７】
所望に応じて、圧延した厚さと予備仕上げ厚さの間の冷間圧延プロセスの途中で、第二の中間アニーリングおよびクリーニングステップを施してもよい。あるいは、この第二のアニーリングステップを、熱間圧延の後に挿入してもよい。
【００４８】
予備仕上げ厚さにおいて、表５〜表８に示すように、１５５０oＦ〜１７００oＦ（８４３℃〜９２７℃）の範囲の温度でコイルを溶体化アニーリングし、次いで急冷ならびに化学クリーニングを行う。コイルを、その後、０％〜６０％、もしくは８０％または９０％まで冷間圧延して最終厚さとする。好ましくは、７５０oＦ〜９５０oＦ（３９９℃〜５１０℃）の範囲の温度で、１〜１６時間にわたり最終時効硬化を行う。このような温度においては５時間行うことが好ましい。
【００４９】
最後に、選択されたストリップサンプルについて、１７５℃で１０００時間まで、０．２％オフセット耐力の７５％の初期応力を与えて、張力特性（０．２％オフセット耐力、最終張力および伸び）、曲げ成形性、導電率および応力緩和抵抗について評価する。
【００５０】
本発明をストリップの製造に関して説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、ワイヤーやロッド型の合金を製造するために同様のプロセスを用いることができる。
【００５１】
表１〜表８に示すように、強度の低い電気コネクタやリードフレームのための所望の最小値すなわち、６５ｋｓｉ（４４８ＭＰａ）より低い耐力は、（０．１２〜０．３１重量％Ｂｅ）＋（０．４８〜０．７４重量％Ｎｉ）、残部銅の範囲内の組成をもち、Ｓｎおよび／またはＺｒを任意に加えたベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金においてみられた。このことは、上記合金が、次のような組み合せで処理された場合にもあてはまった。すなわち、最も少ないＢｅ含有量に対して不十分なアニーリング温度、例えば、１５５０oＦ（８４３．３℃）、不十分な冷間加工、例えば、０〜２０％および／または下記（ｉ）、（ｉｉ）の状態の最終時効硬化の組み合せである。（ｉ）時効不足、例えば、７００oＦ（３７１℃）程度の低すぎると考えられる温度での、もしくは、最大時効強度に達するには短すぎると考えられる時間、例えば、１時間の時効硬化、または、（ｉｉ）時効過多、例えば、９５０oＦ（５１０℃）での、もしくは、時効硬化の原因となる析出物が粗大になり、強度の損失が回復できなくなるほど長い時間、例えば８〜１６時間の時効硬化である。
【００５２】
６５〜９３ｋｓｉの範囲内の耐力は、（０．１２〜０．１９）重量％Ｂｅ、（０．４８〜０．７６）重量％Ｎｉ、残部をＣｕと任意のＳｎおよび／またはＺｒとした組成範囲を、１６００oＦから１７００oＦ（８７１℃〜９２７℃）でアニーリングし、２０％まで冷間圧延し、７５０oＦ〜９５０oＦ（３９９℃〜５１０℃）の間で５時間時効硬化することにより得られた合金において達成される。
【００５３】
６５〜１０７ｋｓｉの間の耐力は、（０．２２〜０．３４）重量％Ｂｅ、（０．４３〜０．８９）重量％Ｎｉ、残部をＣｕおよび任意のＳｎおよび／またはＺｒとした組成範囲を、１５５０oＦ〜１７００oＦ（８４３℃〜９２７℃）の範囲内の温度でアニーリングし、９０％まで冷間圧延し、７５０oＦ〜９５０oＦ（３９９℃〜５１０℃）の範囲内の温度で１時間〜１６時間時効硬化するというプロセスにより得られた合金において達成される。この範囲の低い時効温度に対しては、少なくとも５時間とすることが好ましい。
【００５４】
６５〜１２０ｋｓｉ（４４８ＭＰａ〜８２７ＭＰａ）の耐力は、（０．２２〜０．３３）重量％Ｂｅ、（１．０４〜１．２２）重量％Ｎｉ、残部をＣｕおよび任意のＳｎおよび／またはＺｒとした組成範囲を、１５５０oＦ〜１７００oＦ（８４３℃〜９２７℃）の間の温度でアニーリングし、２０％まで冷間圧延し、７５０ｏＦ〜９５０oＦ（３９９℃〜５１０℃）の間で１時間〜１６時間時効硬化させることにより得られた合金において達成される。やはり、この範囲の低い時効温度に対しては、少なくとも５時間が望ましい。
【００５５】
概して、本発明の様々な態様によれば、好ましいベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金は、（０．１〜０．４重量％Ｂｅ）＋（０．４〜１．２５重量％Ｎｉ）、残部Ｃｕとし、（０．１〜０．２５重量％Ｓｎ）および（０．１５重量％Ｚｒ）を加えた呼称組成範囲にあることがわかった。
【００５６】
詳説した成分範囲を含み、本発明に従って加工された合金は、代表的なストリップ焼もどし品について、下記に述べる所望の特性の組み合せにかなうかそれを上回ることがわかった。
【００５７】
（ａ）“良い”および“悪い”曲げ方向の両方において０．２５〜０．５Ｒ／ｔの曲げ成形性を備えた６５〜８５ｋｓｉ（４４８ＭＰａ〜５８６ＭＰａ）の０．２％オフセット耐力（低強度の電気コネクタおよびリードフレームに適用される）
（ｂ）両方の曲げ方向において０．５〜１．０Ｒ／ｔの曲げ成形性を備えた８５〜１０５ｋｓｉ（５８６ＭＰａ〜７２４ＭＰａ）の耐力（中強度の電気コネクタおよび選択されたリードフレームに適用される）
（ｃ）両方の曲げ方向において１．０〜１．５Ｒ／ｔの曲げ成形性を備えた１０５〜１２０ｋｓｉ（７２４ＭＰａ〜８２７ＭＰａ）の耐力（主に高強度の電気コネクタに適用される）
（ｄ）すべての強度レベルにおいて最小限の４５〜５０％導電率（ＩＡＣＳ：国際軟銅規格による）
（ｅ）１７５℃で１０００時間の０．２％オフセット耐力の７５％の初期応力を与えた応力緩和試験において最小限の８５〜９０％の残留応力選択されたストリップ焼もどし品の各々について目標の耐力にかなった各組成とプロセスの組み合せは、焼もどし品に対する目標の曲げ成形性レベルをも満足した。Ｎｉ含有量が１．２２重量％に近づくにつれ、導電率がＩＡＣＳで５０％より低くなるリスクが増加した。しかしながら、調べた合金は、目標最低値である４５％を満足した。
【００５８】
これらベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金は、熱間圧延についても満足できるものであった。Ｚｒが含まれていてもいなくても、０．２５重量％以下のＳｎの添加では、明らかな影響はなかった。さらに、０．２５重量％以下のＳｎは、Ｎｉが１．０４重量％以下である場合には、最終時効硬化ストリップの許容導電率において許容された。Ｎｉ含有量が１．０４重量％を越えると、許容最終ストリップの導電率に関して０．１３重量％以下のＳｎが許容された。概して、Ｓｎ添加は耐力、曲げ成形性または応力緩和抵抗に対して影響をもたないと考えられる。
【００５９】
最後に、０．１２〜０．１５重量％Ｚｒの添加は、リーン合金の１７５℃における応力緩和抵抗を選択されたストリップ焼もどし品に対して設定されたより低い所望の目標、例えば、８５％の残留応力に少なくとも合致するレベルまで改善した。応力緩和抵抗について、高い方の所望の目標、例えば、９０％の残留応力を上回るより大きな改善は、０．４７％Ｚｒまたは１．１２％Ｚｒの添加ならびに約０．４６％Ｔｉまたは約１％Ｔｉの添加によって達成された。ＺｒまたはＴｉなしには、この競合的な利点は達成されなかった。また、０．１５重量％以下のＺｒの添加は、耐力または導電率に対して何の重要性ももたないことがわかったし、曲げ成形性に対しては何の影響も及ぼさないかまたはわずかに有益でしかなかった。Ｚｒが１．１２重量％では、選択された目標範囲内ではあったが、耐力および導電率における多少の損失が明らかであった。０．４６重量％Ｔｉまたは１重量％Ｔｉの添加は、導電率をかなり低下させ、耐力に対して様々に影響を与えた。
【００６０】
熱間圧延された厚さにおける、もしくは、熱間圧延された厚さと予備仕上げ厚さの間のあらゆる厚さにおける中間アニーリングは、最終ストリップの全ての強度レベルでの曲げ成形性を向上させた。さらに、７５０oＦ〜８５０oＦ（３９９℃〜５１０℃）の範囲内の温度での最終時効硬化は、９５０oＦ（５１０℃）での最終時効硬化よりも大きい応力緩和抵抗を与えた。
【００６１】
従来のプロセスにより、達成された特性の組み合せは、Ｃ７０２５や、Ｃ７０２６や、同様の熱処理された銅ベース合金などの競合的銅合金よりも優れている。さらに、上記合金は、Ｃ１７４１０ベリリウム・コバルト・銅のリーン合金と比較して、強度を損なうことなく、導電率および“悪い方向の”曲げ成形性を改善した。
【００６２】
Ｂｅ−Ｎｉ−Ｃｕのリーン合金に０．１５重量％のＺｒを添加すると、１７５℃での応力緩和抵抗が相当に向上し、その緩和作用は合金Ｃ１７４１０のものを上回った。１重量％以下のＮｉ含有量に対して、成形ビレットの熱間圧延性および導電率を損なうことなく、Ｂｅ−Ｎｉ−Ｃｕ合金に対して０．２５重量％以下のＳｎの添加が可能であることもわかった。Ｎｉが１重量％を越えると、０．１５重量％のＳｎが、導電率に関していくぶん良好な状態で許容された。
【００６３】
ここで、経済的利点についてみると、３つの要因が、これらの合金の相対的に低いコストに貢献すると考えられている。第一は、従来のベリリウム・コバルト・銅合金に比べて少ないベリリウム含有量で有益な特性を達成することのできる能力である。第二は、より高価なコバルトではなくニッケルが代わりの添加成分として利用可能であることがわかった。最後に、本発明の成分の組み合せは、スズなどの不純物固溶体合金化元素に対して、明らかに許容性が高い。このことは、スズめっきされたスクラップを、スクラップの脱スズめっき処理に追加の費用をかけることなく、直接溶融することを可能とする。一方、Ｃ１７４１０におけるスズ汚染は、導電率を低下させ、熱間圧延をより困難にすることがわかっている。
【００６４】
ＺｒおよびＴｉの合計が０．０６重量％〜１重量％の範囲内にあることは、本発明の作用と効果に対して相対的に重要であることがわかっている。例えば、この範囲に及ばない場合には、応力緩和の測定可能な程度の改善は達成されない。上記範囲を越える場合には、時効硬化反応および／または導電率に悪影響があることがわかっている。
【００６５】
本発明はベリリウム・ニッケル・銅合金に関して説明したが、アルミニウム基合金ならびに銅またはニッケル基合金などの他の析出硬化性材料の所望の特性を高めるために適用することもできる。本発明の少なくとも一つの態様によれば、本発明の用途を考慮して、スズを組成から除外することもできる。
【００６６】
いくぶん高いニッケル含有量において、応力緩和抵抗が向上した他のベリリウム・銅のリーン合金も得ることができた。この種の合金は、例えば、同日付で日本出願された“高導電率および応力緩和抵抗を備えたベリリウム・銅のリーン合金”（JohnC.HarnkessおよびShelley J. Wolf  により本件優先権主張の基礎となる米国出願と同日に出願された米国特許出願）に開示されている。
【００６７】
鉛、鉄、コバルト、クロム、シリコン、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムおよび銀などの各種不純物が、本発明の合金に本来含まれていると考えられることは、当業者には容易に理解されよう。
【００６８】
本発明の利点は、コバルトの必要性を省き、必要なベリリウムの量を削減して、リードフレームとコネクタのコスト的に有利な大量生産を可能にし、しかも、電子的用途に用いられる合金の性能特性を高めるものである。
【００６９】
上記合金組成は、上記に規定した量のジルコニウムおよび／またはチタンの添加にともなって応力緩和抵抗を増加させた。これらの組成はまた、選択されたスズ含有量最大値までスズめっきされたスクラップを、スクラップの脱スズメッキ処理のために追加の費用をかけることなく、ビレット状に成形して消費することができるという利点を提供する。しかも、工業的に望ましい導電率と高度の熱間加工性が維持できる。
【００７０】
以上の説明により、本発明ついての各種の修正および変更が可能であることは言うまでもない。これらの変更や追加は、請求の範囲に規定される本発明の趣旨および範囲内に含まれるものである。