(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．３〜２重量％、Ｐ：０．００１〜０．０２重量％、Ｃ：０．０００２〜０．００１３重量％、酸素：０．０００２〜０．００１重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成並びに素地中に粒径：３μｍ以下の微細なＭｇを含む酸化物粒子が均一分散している組織を有する銅合金からなることを特徴とするコネクタ製造用銅合金薄板。
【請求項２】
Ｍｇ：０．３〜２重量％、Ｐ：０．００１〜０．０２重量％、Ｃ：０．０００２〜０．００１３重量％、酸素：０．０００２〜０．００１重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成並びに素地中に粒径：３μｍ以下の微細なＭｇを含む酸化物粒子が均一分散している組織を有する銅合金からなることを特徴とするコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、引張り強さ、伸び、導電率およびばね限界値に優れるだけでなく、成形加工後のばね限界値、熱クリープ特性にも優れかつ打ち抜きに際して金型摩耗の少ない特性を有するコネクタ製造用銅合金薄板およびその銅合金薄板で製造したコネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コネクタは銅合金薄板を切断して条とし、これをプレス加工、打抜き加工、曲げ加工などの金属加工を施すことにより作製される。この場合、銅合金条の段階でメッキしたり、あるいは最終的に加工を施した後メッキすることが多く行われている。
【０００３】
この時使用される銅合金薄板の１つとして、Ｍｇ：０．３〜２重量％、Ｐ：０．００１〜０．１重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金薄板が知られており、この銅合金薄板から作られたコネクタは、引張り強さ、導電性、ばね限界値、熱クリープ特性などが優れている（特公平１−５４４２０号公報参照）ことも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、コネクタは一層の小形化、軽量化および高精度化が進められており、さらに使用される場所も自動車のエンジン廻りのような高温で振動のある環境下でも使用されるようになってきた。これら従来の小形化、軽量化および高精度化したコネクタを自動車のエンジン廻りのような高温で振動のある環境下で使用すると、ばね限界値の低い材料で作られたコネクタは接続強度が弱いために、エンジンなどの振動により外れることがあった。
【０００５】
本発明者らは、従来のコネクタが自動車のエンジン廻りのような高温で振動のある環境下で使用するとトラブルを起こす原因を究明したところ、
従来のＭｇ：０．３〜２重量％、Ｐ：０．００１〜０．１重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金素材で構成されたコネクタは、素地中に分散しているＭｇを含む酸化物粒子が３μｍを越えて大きく成長しており、この大きなＭｇを含む酸化物粒子が素地中に分散していると、曲げ加工して製造したコネクタのばね限界値が低下するとともに高温環境下（１５０℃以上）での熱クリープ特性が低下するところから生じるものであることが解明されたのである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、かかる観点から、自動車のエンジン廻りのような高温で振動のある環境下で使用しても外れることのない優れた接続強度を示すコネクタを得るべく研究を行った結果、
Ｍｇ：０．３〜２重量％、Ｐ：０．００１〜０．１重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する従来の銅合金薄板において、Ｐ含有量を０．００１〜０．０２重量％に規制し、さらに酸素含有量を０．０００２〜０．００１重量％に、Ｃ含有量を０．０００２〜０．００１３重量％に調整することによって素地中に分散しているＭｇを含む酸化物粒子の粒径を３μｍ以下に調整すると、従来の銅合金薄板よりも曲げ加工後のばね限界値の低下が少なく、この銅合金薄板からコネクタを製造すると、得られたコネクタは従来よりも一層優れた接続強度を示し、自動車のエンジン廻りのような高温で振動のある環境下で使用しても外れることはないという知見を得たのである。
【０００７】
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、
Ｍｇ：０．３〜２重量％、Ｐ：０．００１〜０．０２重量％、Ｃ：０．０００２〜０．００１３重量％、酸素：０．０００２〜０．００１重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成並びに素地中に粒径：３μｍ以下の微細なＭｇを含む酸化物粒子が均一分散している組織を有する銅合金からなるコネクタ製造用銅合金薄板およびその銅合金薄板で製造したコネクタに特徴を有するものである。
【０００８】
この発明のコネクタ製造用銅合金薄板は、まず、原料として、電気銅、Ｃｕ−Ｍｇ母合金およびＣｕ−Ｐ母合金を用意し、これら原料を還元性雰囲気の誘導溶解炉を用いて黒鉛製坩堝の中で溶湯表面を黒鉛製の固形物で覆いながら溶解し、得られた溶湯を成分調整した後、黒鉛製ノズルを用いて薄いキャビティを有する黒鉛製モールドに半連続鋳造し、比較的薄肉の銅合金鋳塊を得ることにより微細な結晶粒の銅合金鋳塊を製造し、この銅合金鋳塊を還元性雰囲気中、温度：７１０〜７８０℃で焼鈍後熱間圧延し、以下、水冷した後、面削し、４０〜８０％の冷間圧延と３５０〜５５０℃の連続焼鈍を繰り返し行い、最終冷間圧延し、２５０〜４００℃の歪み取り焼鈍などを施して薄板とすることにより製造する。
【０００９】
つぎに、この発明のコネクタ製造用銅合金薄板の成分組成および組織を上記のごとく限定した理由について説明する。
【００１０】
Ａ、成分組成
（ａ）  Ｍｇ
Ｍｇは、Ｃｕの素地に固溶して導電性を損なうことなく、強度と熱クリープ特性を向上させる作用があるが、その含有量が０．３重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、２重量％を越えて含有すると、Ｍｇを含む酸化物粒子が３μｍを越えて大きく成長しやすくなるとともに、導電率の低下をもたらすので好ましくない。したがって、Ｍｇの含有量は、０．３〜２重量％に定めた。一層好ましい範囲は、０．３〜１．２重量％である。
【００１１】
（ｂ）Ｐ
Ｐは、脱酸作用があるほか、Ｍｇ成分と共存した状態で強度及び熱クリープ特性を向上させる作用があるが、０．００１重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、０．０２重量％を越えて含有すると酸化物が大きく成長するところから、Ｐの含有量は０．００１〜０．０２重量％に定めた。一層好ましい範囲は、０．００３〜０．０１２重量％である。
【００１２】
（ｃ）  Ｃ
Ｃは、純銅に対して非常に入りにくい元素であるが、微量に含まれることにより、Ｍｇを含む酸化物が大きく成長するのを抑制する作用がある。しかし、その含有量が０．０００１重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、０．００１３重量％を越えて含有すると、固溶限度を越えてコネクタ製造用銅合金薄板素材の結晶粒界に析出し、粒界割れを発生させて脆化し、曲げ加工中に割れが発生することがあるので好ましくない。したがって、Ｃ含有量は、０．０００２〜０．００１３重量％に定めた。一層好ましい範囲は、０．０００３〜０．００１０重量％である。
【００１３】
（ｄ）  酸素
酸素は、Ｍｇとともに酸化物を作り、この酸化物が微細で微量存在すると、打抜き金型の摩耗低減に有効であるが、その含有量が０．０００２重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、０．００１重量％を越えて含有するとＭｇを含む酸化物が大きく成長するところから、酸素の含有量は、０．０００２〜０．００１重量％に定めた。一層好ましい範囲は、０．０００３〜０．００８重量％である。
【００１４】
Ｂ、組織
（ｅ）Ｍｇを含む酸化物
コネクタ製造用銅合金薄板の素地中の微細なＭｇを含む酸化物粒は、曲げ加工後のコネクタ製造用銅合金薄板のばね特性を向上させ、さらに熱クリープ特性を向上させる作用があるが、その粒径は微細であるほど好ましく、その粒径が３μｍを超えると、曲げ加工後のコネクタ製造用銅合金薄板のばね特性を低下させるようになるので好ましくない。従って、素地中に分散する微細なＭｇを含む酸化物の粒径は３μｍ以下に定めた。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施例１
原料として、電気銅、Ｃｕ−Ｍｇ母合金およびＣｕ−Ｐ母合金を用意し、まず、電気銅をＣＯ＋Ｎ2 ガス雰囲気にてコアレスタイプの誘導溶解炉を用い、黒鉛製坩堝の中で溶湯表面を黒鉛製の固形物で覆いながら溶解し、続いて、Ｃｕ−Ｐ母合金を添加して脱酸を行い、さらにＣｕ−Ｍｇ母合金を添加することによって成分調整した後、得られた溶湯を黒鉛製ノズルを用いかつ黒鉛製モールドにて厚さ：１００ｍｍ、幅：４００ｍｍ、長さ：１５００ｍｍの鋳塊に鋳造し、表１に示される成分組成を有する比較的薄肉の銅合金鋳塊を製造した。
【００１６】
これら銅合金鋳塊を７５０℃で熱間圧延して厚さ：１１ｍｍの熱延板とし、ついで水冷後、熱延板の上下両面を厚さ：０．５ｍｍづつ面削して厚さ：１０ｍｍとし、これを６０％〜７０％の冷間圧延と実質材料温度：４５０℃の連続焼鈍とを交互に繰り返し行い、最終仕上げ圧延率：７５％にて厚さ：０．２０ｍｍの冷間圧延板とし、最終的に３３０℃にて連続歪み取り焼鈍を施すことにより本発明コネクタ製造用銅合金薄板（以下、本発明薄板という）１〜９、比較コネクタ製造用銅合金薄板（以下、比較薄板という）１〜２および従来コネクタ製造用銅合金薄板（以下、従来薄板という）を製造した。
【００１７】
得られた本発明薄板１〜９、比較薄板１〜２および従来薄板について、走査型電子顕微鏡を用い、２５００倍の倍率にて１０ヶ所を測定し、この測定箇所の内で最大径を示したＭｇを含む酸化物析出物粒子を測定し、その結果を表１に示した。
【００１８】
【表１】
0003796784.tif 000002
【００１９】
次に、本発明薄板１〜９、比較薄板１〜２および従来薄板について、強度を評価する目的で、引張り強さ、伸び、曲げ加工前のばね限界値（ＪＩＳ・Ｈ３１３０の曲げモーメント試験による）を測定し、さらに導電率および熱クリープ特性を評価するための応力緩和率を測定し、さらに曲げ加工後のばね限界値の低下率を測定し、その結果を表２に示した。
【００２０】
なお、前記熱クリープ特性を評価するための応力緩和率は、幅：１２．７ｍｍ、長さ：１２０ｍｍ（以下、Ｌ0 とする）の寸法を持った試験片を使用し、この試験片を長さ：１１０ｍｍ、深さ：３ｍｍの水平縦長溝を有する治具に前記試験片の中央部が上方に膨出するように弯曲セットし（この時の試験片の両端部の距離：１１０ｍｍをＬ1 とする）、この状態で温度：１７０℃に１０００時間保持し、加熱後、前記治具から取り外した状態に置ける前記試験片の両端部間の距離（以下、Ｌ2 とする）を測定し、計算式：（Ｌ0 −Ｌ2 ）／（Ｌ0 −Ｌ1 ）×１００％によって算出することにより求めた。
【００２１】
曲げ加工後のばね限界値の低下率は、図１のような曲げ半径：０ｍｍ、曲げ角度Ａ：１３０度、段差Ｂ：２ｍｍに加工した曲げ試験片１を作製し、この曲げ試験片１を用いてＪＩＳ・Ｈ３１３０の曲げモーメント試験による曲げ加工後のばね限界値を測定し、この曲げ加工後のばね限界値と先に測定した曲げ加工前のばね限界値を次の式に代入し、曲げ加工後のばね限界値の低下率を求めた。
曲げ加工後のばね限界値の低下率（％）
＝（曲げ加工前のばね限界値−曲げ加工後のばね限界値）／曲げ加工前のばね限界値×１００。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表１および表２に示される結果から、本発明薄板１〜９は、いずれも従来薄板と同等の引張り強さ、伸び、導電率および常温におけるばね限界値を有し、さらに、成形加工後のばね限界値の低下率が３５％未満に押さえられ、応力緩和率にも優れていることがわかる。これに対して、Ｃ含有量が０．００１３％を越え、かつ酸素が０．００１％を越えてＭｇを含む酸化物粒子が３μｍを越える比較薄板１〜２は特に成形加工後のばね限界値の低下率が大きくなって好ましくないことが分かる。
【００２４】
実施例２
実施例１で得られた本発明薄板１〜９、比較薄板１〜２および従来薄板をそれぞれ図２に示されるコの字型に成形した成形体の端部を切断し曲げ加工して図２に示される雌コネクタ３を成形し、さらに通常の打ち抜き加工により雄コネクタを成形して雄コネクタ２および雌コネクタ３からなる本発明コネクタ１〜９、比較コネクタ１〜２および従来コネクタを製造した。これら本発明コネクタ１〜９、比較コネクタ１〜２および従来コネクタの雄コネクタ２を雌コネクタ３に常温にて挿入し、２４時間放置した後、雄コネクタの引き抜き荷重を測定し、雌コネクタの常温における把持力Ｗ0 として表３に示した。
【００２５】
次に、雄コネクタ２を雌コネクタ３に挿入し、この雄コネクタ２を雌コネクタ３に挿入した状態の本発明コネクタ１〜９、比較コネクタ１〜２および従来コネクタを真空度：３×１０-3mmＨｇに保持されたパイレックスガラス管に真空封入し、１７０℃の電気炉中で１０００時間焼鈍した後常温まで冷却し、パイレックスガラス管から取り出して雄コネクタの引き抜き荷重Ｗ1 を測定し、高温保持後の雌コネクタの常温における把持力Ｗ1 として表３に示した。
【００２６】
前記把持力Ｗ0 およびＷ1 の値から（Ｗ0 −Ｗ1 ）／Ｗ0 ×１００％の式により高温保持による把持力減少率を求め、それらの結果を表３に示した。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
表３に示される結果から、本発明薄板１〜９から作られた本発明コネクタ１〜９は、比較薄板１〜２から作られた比較コネクタ１〜２および従来薄板から作られた従来コネクタに比べて把持力減少率が小さいことが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
上述のように、この発明のコネクタ製造用銅合金薄板は、従来のコネクタ製造用銅合金薄板とほぼ同程度の引張り強さ、伸び、曲げ加工前のばね限界値、熱クリープ強度、導電性を有するにもかかわらず、成形加工後のばね限界値の低下が少なく、この発明の銅合金薄板により作製したコネクタは把持力減少率が少ないところから、自動車のエンジン廻りのような過酷な高温環境下において脱落などのトラブルの発生もなく、工業上優れた効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】曲げ試験片の斜視図である。
【図２】コネクタ把持力試験装置の斜視図である。
【符号の説明】
１  曲げ加工試験片
２  雄コネクタ
３  雌コネクタ
【図１】
0003796784.tif 000005
【図２】
0003796784.tif 000006