CN113913682A - 倾斜螺旋弹簧用线材、倾斜螺旋弹簧及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及倾斜螺旋弹簧用线材、倾斜螺旋弹簧及其制造方法。本发明公开了一种倾斜螺旋弹簧用线材1，所述倾斜螺旋弹簧用线材1包含：芯线10，所述芯线10由具有珠光体结构的钢制成；和镀层20，所述镀层20覆盖所述芯线10的表面11并由铜或铜合金制成。构成所述芯线10的所述钢含有0.5质量％～1.0质量％的碳、0.1质量％～2.5质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。

Description

倾斜螺旋弹簧用线材、倾斜螺旋弹簧及其制造方法
本申请为申请日为2017年4月10日、申请号为201780035519.5的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种倾斜螺旋弹簧用线材、倾斜螺旋弹簧及其制造方法。
本申请基于2016年6月10日提交的日本专利申请2016-116323号并要求其优先权的权益，通过参考将其全部内容并入本文中。
背景技术
专利文献1描述了一种倾斜螺旋弹簧，即具有其中线材(金属线)以相对于垂直于轴向的面倾斜的方式缠绕的结构的螺旋弹簧。此外，专利文献2描述了一种倾斜螺旋弹簧用线材和通过对所述线材进行卷绕而得到的倾斜螺旋弹簧，在所述倾斜螺旋弹簧用线材中将分开制备的由奥氏体不锈钢制成的芯线和由铜、铜合金等制成的充当外层的构件一体化以形成包层线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-107331号公报
专利文献2：日本特开2012-248495号公报
发明内容
解决问题的方案
根据本发明的倾斜螺旋弹簧用线材包含由具有珠光体结构的钢制成的芯线和覆盖所述芯线的表面并由铜或铜合金制成的镀层。所述钢含有0.5质量％～1.0质量％的碳、0.1质量％～2.5质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
根据本发明的制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法包括：准备由具有珠光体结构的钢制成的芯线的步骤；形成由铜或铜合金制成的镀层以覆盖所述芯线的表面的步骤；以及对具有镀层的芯线进行拉伸的步骤。所述钢含有0.5质量％～1.0质量％的碳、0.1质量％～2.5质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
附图说明
[图1]图1是显示垂直于倾斜螺旋弹簧用线材的纵向的横截面的示意性横截面视图。
[图2]图2是显示倾斜螺旋弹簧的结构的示意图。
[图3]图3是示意性显示制造倾斜螺旋弹簧用线材和倾斜螺旋弹簧的方法的流程图。
[图4]图4是用于描述制造倾斜螺旋弹簧用线材和倾斜螺旋弹簧的方法的示意性横截面视图。
[图5]图5是用于描述制造倾斜螺旋弹簧用线材和倾斜螺旋弹簧的方法的示意性横截面视图。
具体实施方式
[本发明要解决的问题]
倾斜螺旋弹簧具有使得弹簧载荷相对于在一定位移范围内垂直于轴向的方向上的位移保持基本恒定的特征(非线性)。当使用导电材料制造倾斜螺旋弹簧时，倾斜螺旋弹簧例如能够用作接触部件。作为构成倾斜螺旋弹簧的材料，通常使用铍铜。从同时实现高水平的强度和导电性的观点来看，铍铜适合作为构成倾斜螺旋弹簧的材料。
然而，铍铜中含有的铍是昂贵的材料。此外，铍是具有高环境载荷的材料。因此，作为构成倾斜螺旋弹簧的材料，需要开发铍铜的替代材料。
另一方面，提出了一种倾斜螺旋弹簧用线材和通过对所述线材进行卷绕而得到的倾斜螺旋弹簧，在所述倾斜螺旋弹簧用线材中将分开制备的由奥氏体不锈钢制成的芯线和由铜、铜合金等制成的充当外层的构件一体化以形成包层线(参见专利文献2)。
本发明人研究并发现，根据专利文献2的倾斜螺旋弹簧的问题在于，弹簧载荷相对于垂直于轴向的方向上的位移保持基本恒定的位移范围(即非线性区域)窄。因此，本发明的目的是提供一种倾斜螺旋弹簧用线材和倾斜螺旋弹簧及其制造方法，所述倾斜螺旋弹簧用线材和倾斜螺旋弹簧各自由铍铜的替代材料制成并且能够获得宽的非线性区域。
本发明的有益效果
在倾斜螺旋弹簧用线材和制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法中，可以提供由铍铜的替代材料制成的并且能够获得宽的非线性区域的倾斜螺旋弹簧用线材。
[本发明实施方案的描述]
首先，将对本发明的实施方案进行逐一描述。根据本申请的倾斜螺旋弹簧用线材包含由具有珠光体结构的钢制成的芯线和覆盖所述芯线的表面并由铜或铜合金制成的镀层。所述钢含有0.5质量％～1.0质量％的碳、0.1质量％～2.5质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
在根据本申请的倾斜螺旋弹簧用线材中，使用由具有珠光体结构和适当的组分组成的钢制成的高强度芯线。由此，能够确保宽的非线性区域。此外，芯线的表面覆盖有由具有优异导电性的铜或铜合金制成的镀层。由此，能够确保高导电性。此处，铜合金例如是铜与选自如下金属中的至少一种金属的合金：锌、锡、磷和铁。
此外，根据本申请的倾斜螺旋弹簧用线材不是其中将分开制备的芯线和充当外层的构件一体化的包层线，而是具有其中在芯线的表面上形成镀层的结构。本发明人已经研究并发现，在由包层线制成的倾斜螺旋弹簧中，发生其中当施加载荷时外层相对于芯线滑动的现象。这种现象是非线性区域变窄中的主要因素。相反，在根据本申请的其中在芯线的表面上形成镀层的倾斜螺旋弹簧用线材中，抑制了这种现象的发生，并且可以确保宽的非线性区域。如上所述，在根据本申请的倾斜螺旋弹簧用线材中，可以提供一种倾斜螺旋弹簧用线材，所述倾斜螺旋弹簧用线材由铍铜的替代材料制成并且能够获得宽的非线性区域。
在倾斜螺旋弹簧用线材中，钢还可以含有选自如下元素中的至少一种元素：0.1质量％～0.4质量％的镍、0.1质量％～1.8质量％的铬、0.1质量％～0.4质量％的钼和0.05质量％～0.3质量％的钒。即使在其中使用由具有这种组分组成的钢制成的芯线的情况中，也可以提供一种倾斜螺旋弹簧用线材，所述倾斜螺旋弹簧用线材由铍铜的替代材料制成并且能够获得宽的非线性区域。
下面将对构成芯线的钢的组分组成限制在上述范围内的原因进行说明。
碳(C)：0.5质量％～1.0质量％
碳是一种极大地影响具有珠光体结构的钢的强度和弹性极限的元素。从作为倾斜螺旋弹簧用线材的芯线获得足够的强度和弹性极限的观点来看，碳含量需要为0.5质量％以上。另一方面，当碳含量增加时，韧性降低，并且存在加工会变得困难的问题。从确保足够的韧性的观点来看，碳含量需要为1.0质量％以下。从进一步提高强度和弹性极限的观点出发，碳含量优选为0.6质量％以上，更优选0.8质量％以上。从提高韧性以有助于加工的观点出发，碳含量优选为0.95质量％以下。
硅(Si)：0.1质量％～2.5质量％
硅是在铜冶炼中作为脱氧剂添加的元素。为了使硅起到脱氧剂的作用，硅含量需要为0.1质量％以上，并且优选为0.12质量％以上。此外，硅在钢中起到形成碳化物的元素的作用，并且具有抑制由于加热引起的软化的性质(抗软化性)。从在卷绕线材之后进行的应变消除热处理中抑制软化的观点来看，硅含量优选为0.8质量％以上，并且可以为1.8质量％以上。另一方面，过量添加硅降低韧性。从确保足够的韧性的观点出发，硅含量需要为2.5质量％以下，优选为2.3质量％以下，并且可以为2.2质量％以下。从重视韧性的观点来看，硅含量可以为1.0质量％以下。
锰(Mn)：0.3质量％～0.9质量％
锰是一种在铜冶炼中以与硅类似的方式作为脱氧剂添加的元素。为了使锰起到脱氧剂的作用，锰含量需要为0.3质量％以上。另一方面，过量添加锰会降低韧性和热加工中的可加工性。因此，锰含量需要为0.9质量％以下。
不可避免的杂质
在芯线的制造过程中，磷(P)和硫(S)不可避免地混入构成芯线的钢中。过量存在的磷和硫导致晶界偏析并产生夹杂物，从而降低钢的特性。因此，磷含量和硫含量各自优选为0.025质量％以下。此外，不可避免的杂质的总含量优选为0.3质量％以下。
镍(Ni)：0.1质量％～0.4质量％
镍的添加抑制了在拉伸芯线期间和在卷绕线材期间发生线的断裂。从可靠地展示该功能的观点来看，可以以0.1质量％以上的量添加镍。然而，即使以超过0.4质量％的量添加镍，镍的效果也会饱和。此外，当以超过0.4质量％的量添加作为昂贵元素的镍时，芯线的制造成本增加。因此，镍的添加量优选为0.4质量％以下。
铬(Cr)：0.1质量％～1.8质量％
铬在钢中起到形成碳化物的元素的作用，并且通过形成微细碳化物而有助于精炼金属结构并有助于在加热期间抑制软化。从可靠地展示这种效果的观点来看，铬可以以0.1质量％以上的量添加，或者可以以0.2质量％以上或0.5质量％以上的量添加。然而，过量添加铬会导致韧性降低。因此，铬的添加量优选为1.8质量％以下。在硅和钒共存下，添加铬的效果变得特别明显。因此，优选将铬与这些元素一起添加。
钼(Mo)：0.1质量％～0.4质量％
添加钼能够提高弹性极限。从可靠地展示该功能的观点来看，可以以0.1质量％以上的量添加钼。然而，即使以超过0.4质量％的量添加钼，钼的效果也会饱和。此外，当以超过0.4质量％的量添加作为昂贵元素的钼时，芯线的制造成本增加。因此，钼的添加量优选为0.4质量％以下。
钒(V)：0.05质量％～0.3质量％
钒在钢中起到形成碳化物的元素的作用，并且通过形成微细碳化物而有助于精炼金属结构并有助于在加热期间抑制软化。从可靠地展示这种效果的观点来看，可以以0.05质量％以上的量添加钒。然而，过量添加钒导致韧性降低。从确保足够的韧性的观点出发，添加的钒的量优选为0.3质量％以下。在硅和铬共存下，添加钒的效果变得特别明显。因此，优选将钒与这些元素一起添加。
在倾斜螺旋弹簧用线材中，钢中的硅含量可以为1.35质量％～2.3质量％。当硅含量为1.35质量％以上时，可以抑制在应变消除热处理中的软化。当硅含量为2.3质量％以下时，能够抑制韧性的降低。
在倾斜螺旋弹簧用线材中，钢可以含有0.6质量％～1.0质量％的碳、0.12质量％～0.32质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
此外，在倾斜螺旋弹簧用线材中，钢可以含有0.6质量％～1.0质量％的碳、0.7质量％～1.0质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
此外，在倾斜螺旋弹簧用线材中，钢可以含有0.55质量％～0.7质量％的碳、1.35质量％～2.3质量％的硅、0.3质量％～0.9质量％的锰、0.2质量％～1.8质量％的铬和0.05质量％～0.30质量％的钒，余量为铁和不可避免的杂质。
通过使用具有这种组分组成的钢作为构成芯线的钢，能够更可靠地获得宽的非线性区域。
在倾斜螺旋弹簧用线材中，芯线与镀层之间的界面处的氧浓度可以为10质量％以下。以这种方式，能够更可靠地获得宽的非线性区域。
倾斜螺旋弹簧用线材可具有1,800～2,500MPa的拉伸强度。通过将拉伸强度设定在1800MPa以上，能够容易地获得宽的非线性区域。通过将拉伸强度设定在2,500MPa以下，能够容易地确保足够的可加工性。
倾斜螺旋弹簧用线材可具有15％IACS～50％IACS(国际退火铜标准)的导电率。以这种方式，可以获得倾斜螺旋弹簧用线材，所述倾斜螺旋弹簧用线材能够用于制造适合于接触部件的倾斜螺旋弹簧。
在倾斜螺旋弹簧用线材中，镀层可以具有10μm～65μm的厚度。当镀层的厚度为10μm以上时，能够容易地获得足够的导电性。当镀层的厚度为65μm以下时，能够容易地获得高的强度和高的弹性极限。因此，能够容易地获得宽的非线性区域。从获得更宽的非线性区域的观点来看，镀层的厚度可以为50μm以下。
在倾斜螺旋弹簧用线材中，芯线可以具有0.05mm～2.0mm的直径。以这种方式，可以获得特别适用于制造倾斜螺旋弹簧的倾斜螺旋弹簧用线材。
倾斜螺旋弹簧用线材可包括覆盖其表面的锡(Sn)镀层和银(Ag)镀层中的至少一种。以这种方式，当由倾斜螺旋弹簧用线材制成的倾斜螺旋弹簧用作接触部件如用于电连接电线和电子装置的导电连接器时，能够减小接触电阻。
根据本申请的倾斜螺旋弹簧由倾斜螺旋弹簧用线材制成。在根据本申请的由根据本申请的倾斜螺旋弹簧用线材制成的倾斜螺旋弹簧中，可以提供由铍铜的替代材料制成的并能够获得宽的非线性区域的倾斜螺旋弹簧。
倾斜螺旋弹簧可包括覆盖其表面的锡镀层和银镀层中的至少一种。以这种方式，当倾斜螺旋弹簧用作接触部件时，能够减小接触电阻。
根据本申请的制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法包括：准备由具有珠光体结构的钢制成的芯线的步骤；形成由铜或铜合金制成的镀层以覆盖所述芯线的表面的步骤；以及对具有镀层的芯线进行拉伸的步骤。所述钢含有0.5质量％～1.0质量％的碳、0.1质量％～2.5质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
在根据本申请的制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法中，可以容易地制造本申请的倾斜螺旋弹簧用线材，所述倾斜螺旋弹簧用线材由铍铜的替代材料制成并且能够获得宽的非线性区域。
在制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法中，钢还可以包含选自如下元素中的至少一种元素：0.1质量％～0.4质量％的镍、0.1质量％～1.8质量％的铬、0.1质量％～0.4质量％的钼和0.05质量％～0.3质量％的钒。在其中使用由具有这种组分组成的钢制成的芯线的情况中，也可以制造一种倾斜螺旋弹簧用线材，所述倾斜螺旋弹簧用线材由铍铜的替代材料制成并且能够获得宽的非线性区域。
在制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法中，钢中的硅含量可以为1.35质量％～2.3质量％。当硅含量为1.35质量％以上时，可以抑制在卷绕之后进行的应变消除热处理中的软化。当硅含量为2.3质量％以下时，能够抑制韧性的降低。
在制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法中，钢可以含有0.6质量％～1.0质量％的碳、0.12质量％～0.32质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
此外，在制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法中，钢可以含有0.6质量％～1.0质量％的碳、0.7质量％～1.0质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
此外，在制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法中，钢可以含有0.55质量％～0.7质量％的碳、1.35质量％～2.3质量％的硅、0.3质量％～0.9质量％的锰、0.2质量％～1.8质量％的铬和0.05质量％～0.30质量％的钒，余量为铁和不可避免的杂质。
通过使用具有这种组分组成的钢作为构成芯线的钢，能够更可靠地获得宽的非线性区域。
此外，制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法还可包括在所述镀层上形成锡镀层和银镀层中的至少一种的步骤。以这种方式，当将由制造的倾斜螺旋弹簧用线材制成的倾斜螺旋弹簧用作接触部件如用于电连接电线和电子装置的导电连接器时，能够减小接触电阻。
根据本申请的制造倾斜螺旋弹簧的方法包括：准备倾斜螺旋弹簧用线材的步骤，所述线材通过根据本申请的制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法制造；以及对倾斜螺旋弹簧用线材进行卷绕的步骤。
通过卷绕倾斜螺旋弹簧用线材来制造倾斜螺旋弹簧，所述倾斜螺旋弹簧用线材通过根据本申请的制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法制造，可以容易地制造由铍铜的替代材料制成的并能够获得宽的非线性区域的倾斜螺旋弹簧。
制造倾斜螺旋弹簧的方法可还包括将已经卷绕的倾斜螺旋弹簧用线材加热至250℃～400℃的温度范围的步骤。以这种方式，能够获得更宽的非线性区域。
制造倾斜螺旋弹簧的方法可还包括在所述镀层上形成锡镀层和银镀层中的至少一种的步骤。以这种方式，当制造的倾斜螺旋弹簧用作接触部件时，能够减小接触电阻。
[本发明实施方案的详细描述]
下面将参考附图对根据本发明的倾斜螺旋弹簧用线材和倾斜螺旋弹簧的实施方案进行描述。在附图中，相同或等同的部件由相同的附图标记表示，并且不重复其描述。
参考图1，根据一个实施方案的倾斜螺旋弹簧用线材1包括芯线10和镀层20。芯线10由具有珠光体结构的钢制成。镀层20覆盖芯线10的表面11。镀层20由铜或铜合金制成。垂直于倾斜螺旋弹簧用线材1的纵向的横截面是圆形的。
构成芯线10的钢含有0.5质量％～1.0质量％的碳、0.1质量％～2.5质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
参考图2，根据实施方案的倾斜螺旋弹簧2由根据实施方案的倾斜螺旋弹簧用线材1制成。倾斜螺旋弹簧2是螺旋弹簧，并且具有其中倾斜螺旋弹簧用线材1以相对于垂直于轴向的面倾斜地方式缠绕的结构。使用倾斜螺旋弹簧2，使得载荷施加到垂直于轴向的方向上。
在根据实施方案的倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2中，使用具有高强度的芯线10，所述芯线10由具有珠光体结构和适当的组分组成的钢制成。由此，能够确保宽的非线性区域。此外，芯线10的表面11覆盖有由具有优异导电性的铜或铜合金制成的镀层20。由此，能够确保高导电性。
此外，倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2各自不是由其中将分开制备的芯线和用作外层的构件一体化的包层线形成，而是具有其中在芯线10的表面11上形成镀层20的结构。因此，抑制了其中在施加载荷时作为外层的镀层20相对于芯线10滑动的现象的发生。因此，可以确保宽的非线性区域。如上所述，根据实施方案的倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2各自由铍铜的替代材料制成，并且能够获得宽的非线性区域。
在倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2中，构成芯线10的钢还可以包含选自如下元素中的至少一种元素：0.1质量％～0.4质量％的镍、0.1质量％～1.8质量％的铬、0.1质量％～0.4质量％的钼和0.05质量％～0.3质量％的钒。即使在其中使用由具有这种组分组成的钢制成的芯线10的情况中，倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2由铍铜的替代材料制成，并且能够获得宽的非线性区域。
在倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2中，构成芯线10的钢中的硅含量可以为1.35质量％～2.3质量％。当硅含量为1.35质量％以上时，可以抑制应变消除热处理中的软化。当硅含量为2.3质量％以下时，能够抑制韧性的降低。
在倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2中，构成芯线10的钢可以包含0.6质量％～1.0质量％的碳、0.12质量％～0.32质量％的硅以及0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
此外，在倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2中，构成芯线10的钢可以包含0.6质量％～1.0质量％的碳、0.7质量％～1.0质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量为铁和不可避免的杂质。
此外，在倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2中，构成芯线10的钢可以包含0.55质量％～0.7质量％的碳、1.35质量％～2.3质量％的硅、0.3质量％～0.9质量％的锰、0.2质量％～1.8质量％的铬以及0.05质量％～0.30质量％的钒，余量为铁和不可避免的杂质。
通过使用具有这种组分组成的钢作为构成芯线10的钢，能够更可靠地获得宽的非线性区域。
在倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2中，优选地，芯线10与镀层20之间的界面处的氧浓度为10质量％以下。以这种方式，能够更可靠地获得宽的非线性区域。注意，例如通过用EDS(能量色散X射线光谱法)对垂直于倾斜螺旋弹簧用线材1纵向的横截面中具有300μm边长的正方形区域实施定量分析，能够测量芯线10与镀层20之间的界面处的氧浓度，所述正方形区域包括芯线10与镀层20之间的界面。
优选地，倾斜螺旋弹簧用线材1具有1,800～2,500MPa的拉伸强度。通过将拉伸强度设定在1,800MPa以上，能够容易地获得宽的非线性区域。通过将拉伸强度设定在2,500MPa以下，能够容易地确保足够的可加工性。
优选地，倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2具有15％IACS～50％IACS的导电率。由此，可以得到适用于接触部件的倾斜螺旋弹簧和倾斜螺旋弹簧用线材。
在倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2中，优选地，镀层20可以具有10μm～65μm的厚度。当镀层20的厚度为10μm以上时，能够容易地获得足够的导电性。当镀层20的厚度为65μm以下时，能够容易地获得高的强度和高的弹性极限。因此，能够容易地获得宽的非线性区域。
在倾斜螺旋弹簧用线材1中，优选地，芯线10具有0.05mm～2.0mm的直径。由此，可以获得特别适用于制造倾斜螺旋弹簧的倾斜螺旋弹簧用线材。
下面将对制造倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2的方法的实例进行描述。参考图3，在根据实施方案的制造倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2的方法中，首先，实施原料钢丝准备步骤(S10)。在该步骤(S10)中，准备用作芯线10的钢丝。具体地，准备由如下钢制成的钢丝，所述钢含有0.5质量％～1.0质量％的碳、0.1质量％～2.5质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰且余量为铁和不可避免的杂质。构成钢丝的钢还可以含有选自如下元素中的至少一种元素：0.1质量％～0.4质量％的镍、0.1质量％～1.8质量％的铬、0.1质量％～0.4质量％的钼和0.05质量％～0.3质量％的钒。
接下来，实施韧化处理(patenting)步骤(S20)。在该步骤(S20)中，对在步骤(S10)中制备的原料钢丝进行韧化处理。
具体地，进行热处理，其中将原料钢丝加热至奥氏体化温度(A1点)以上的温度范围，然后迅速冷却至高于马氏体转变起始温度(Ms点)的温度范围，并保持在该温度范围内。由此，原料钢丝的金属结构转变为具有小的层间距的微细珠光体结构。在韧化处理的处理中，从抑制发生脱碳的观点出发，将原料钢丝加热至A1点以上的温度范围的处理在惰性气体气氛下实施。
接下来，实施第一拉伸步骤(S30)。在该步骤(S30)中，对在步骤(S20)中经过韧化处理的原料钢丝进行拉伸(拉拔)。由此，参考图4，得到具有珠光体结构并且其垂直于纵向的横截面是圆形的芯线10。
接下来，实施镀敷步骤(S40)。在该步骤(S40)中，参考图4和5，形成由铜或铜合金制成的镀层20，以覆盖在步骤(S30)中得到的芯线10的表面11。在步骤(S40)中形成的镀层20具有例如30μm～90μm的厚度。
接下来，实施第二拉伸步骤(S50)。在该步骤(S50)中，参考图5和图1，对在步骤(S40)中已在其上形成镀层20的芯线10进行拉伸。由此，得到具有适合于预期的倾斜螺旋弹簧2的线径的倾斜螺旋弹簧用线材1。通过上述程序，完成了本实施方案中的倾斜螺旋弹簧用线材1的制造。下面将对通过使用倾斜螺旋弹簧用线材1制造倾斜螺旋弹簧2的方法进行描述。
接下来，实施卷绕步骤(S60)。在该步骤(S60)中，参考图1和2，将在步骤(S50)中得到的倾斜螺旋弹簧用线材1形成为倾斜螺旋弹簧2的形状。具体地，对倾斜螺旋弹簧用线材1进行螺旋加工并形成为倾斜螺旋弹簧2的形状。
接下来，实施应变消除步骤(S70)。在该步骤(S70)中，进行热处理，其中将在步骤(S60)中已经形成为倾斜螺旋弹簧2的形状的倾斜螺旋弹簧用线材1加热至250℃～400℃的温度范围。由此，通过步骤(S60)中的工艺引入到倾斜螺旋弹簧用线材1的应变得以减轻。因此，能够得到宽的非线性区域。通过上述程序，完成了根据实施方案的倾斜螺旋弹簧2的制造。
在根据实施方案的制造倾斜螺旋弹簧用线材和倾斜螺旋弹簧的方法中，可以容易地制造根据实施方案的由铍铜的替代材料制成的并能够得到宽的非线性区域的倾斜螺旋弹簧用线材1和倾斜螺旋弹簧2。
在构成步骤(S10)中准备的原料钢丝的钢中，硅含量可以为1.35质量％～2.3质量％。
此外，在构成步骤(S10)中准备的原料钢丝的钢可以含有0.6质量％～1.0质量％的碳、0.12质量％～0.32质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量是铁和不可避免的杂质。
此外，在构成步骤(S10)中准备的原料钢丝的钢可以含有0.6质量％～1.0质量％的碳、0.7质量％～1.0质量％的硅和0.3质量％～0.9质量％的锰，余量是铁和不可避免的杂质。
此外，在构成步骤(S10)中准备的原料钢丝的钢可以含有0.55质量％～0.7质量％的碳、1.35质量％～2.3质量％的硅、0.3质量％～0.9质量％的锰、0.2质量％～1.8质量％的铬和0.05质量％～0.30质量％的钒，余量为铁和不可避免的杂质。
通过使用具有这种组分组成的钢作为构成芯线的钢，能够更可靠地得到宽的非线性区域。
实施例
(实施例1)
进行实验，其中使用根据本申请的倾斜螺旋弹簧用线材实际生产倾斜螺旋弹簧，并检查非线性区域的导电率和宽度。实验步骤如下。
按照与上述实施方案中所述的制造倾斜螺旋弹簧2的方法相同的程序制造了倾斜螺旋弹簧。将用作芯线10的钢丝的组分组成(钢的类型)示于表1中。注意，除了表1中所示的组分之外的余量是铁。
[表1]
C Si Mn P S Ni Cr Mo V
A型钢 0.82 0.20 0.67 ≤0.025 ≤0.025 - - - -
B型钢 0.82 0.80 0.67 ≤0.025 ≤0.025 - - - -
C型钢 0.65 2.0 0.67 ≤0.025 ≤0.025 - 0.70 - 0.10
D型钢 0.65 2.0 0.67 ≤0.025 ≤0.025 - 1.8 - 0.10
E型钢 0.65 2.0 0.67 ≤0.025 ≤0.025 - 1.8 - 0.30
F型钢 0.65 2.0 0.67 ≤0.025 ≤0.025 0.30 0.70 - 0.10
G型钢 0.65 2.0 0.67 ≤0.025 ≤0.025 - 0.70 0.20 0.10
参考表1，将如下钢琴线用作芯线10：钢琴线(表1中的A型钢)；其中硅含量增加的钢琴线(表1中的B型钢)；和其中碳含量减少、硅含量增加并且进一步添加铬和钒的钢琴线(表1中的C型钢)。形成由铜制成的厚度为30μm的镀层20以覆盖芯线10的表面11。倾斜螺旋弹簧用线材1的线径设定为0.60mm。将倾斜螺旋弹簧用线材1形成为倾斜螺旋弹簧2。倾斜螺旋弹簧2具有如下结构：从轴向端面侧观察的平面形状是长轴为5.4mm并且短轴为5.0mm的椭圆形，轴向长度(弹簧的自然长度)为45mm，且线圈总数为50(实施例A、B和C)。为了比较，通过使用包括由奥氏体不锈钢制成的芯线和由铜制成的外层的包层线制备了具有相同结构的倾斜螺旋弹簧(比较例A)，并且通过使用由铍铜制成的线材制备了具有相同结构的倾斜螺旋弹簧(比较例B)。关于每种倾斜螺旋弹簧，在形成弹簧形状之后，进行应变消除热处理，其中将弹簧加热至250℃并保持30分钟。
关于实施例A～C和比较例A和B，测量电导率和在垂直于轴向的方向上施加的载荷变化为20N以下处的位移的最大值(非线性区域的长度)。将实验结果示于表2中。
[表2]
Figure BDA0003236044430000171
参考表2，在根据本申请的作为倾斜螺旋弹簧的各个实施例A～C中，在保持导电率等于或高于比较例A的导电率并且高于比较例B的导电率的同时，实现了比比较例A或B更宽的非线性区域。这证实，在根据本申请的由铍铜的替代材料制成的倾斜螺旋弹簧用线材和倾斜螺旋弹簧中，可以得到宽的非线性区域。特别地，在其中构成芯线的钢中的硅含量高的实施例B和其中另外添加铬和钒的实施例C中，得到宽得多的非线性区域。其原因被认为是，通过添加改善钢加热期间的抗软化性的硅、铬等，通过在保持高弹性极限的同时实施应变消除热处理，能够减少位错。
(实施例2)
为了研究构成芯线的钢的组成(钢的类型)对倾斜螺旋弹簧的特性的影响，进行了实验。具体地，参考表1，制备了如下弹簧：具有与实施例1相同结构的倾斜螺旋弹簧(其中使用C型钢作为构成芯线的钢的类型)(实施例C)；使用D型钢的倾斜螺旋弹簧(除了铬含量增加之外，所述D型钢与C型钢相同)(实施例D)；使用E型钢的倾斜螺旋弹簧(除了铬含量和钒含量增加之外，所述E型钢与C型钢相同)(实施例E)；使用F型钢的倾斜螺旋弹簧(除了添加镍之外，所述F型钢与C型钢相同)(实施例F)；以及使用G型钢的倾斜螺旋弹簧(除了添加钼之外，所述G型钢与C型钢相同)(实施例G)。按实施例1进行了评价特性的实验。将实验结果示于表3中。
[表3]
Figure BDA0003236044430000181
参见表3，明显的是，通过增加在钢的加热期间改善抗软化性的铬和钒的量(实施例D和E)，能够获得宽得多的非线性区域。其原因被认为是，通过在保持高弹性极限的同时实施应变消除热处理，能够减少位错。此外，在添加镍的情况下(实施例F)，得到了比不含镍的实施例C更有利的特性。镍的添加抑制了在拉伸芯线期间和在卷绕线材期间线的断裂的发生。也就是说，通过添加镍，能够改善可加工性而不会显著影响特性。此外，明显的是，通过添加钼(实施例G)，能够得到宽得多的非线性区域。其原因被认为是，通过添加钼，能够得到高弹性极限。
(实施例3)
为了研究应变消除热处理温度对倾斜螺旋弹簧特性的影响，进行了实验。具体地，在实施例1的实施例A、B和C中，将应变消除热处理中的加热温度改变为300℃(实施例A1、B1和C1)，改变为350℃(实施例A2、B2和C2)，并改为400℃(实施例A3、B3和C3)。按实施例1，对这些实施例进行评价特性的实验。如实施例1，应变消除热处理的加热时间为30分钟。将实验结果示于表4中。
[表4]
Figure BDA0003236044430000191
参考表4，在其中使用具有任何一种组分组成的芯线的情况下，非线性区域的宽度变为最大的热处理温度处于250℃～400℃的温度范围内。这证实，优选将应变消除热处理中的加热温度设定为250℃～400℃。注意，在应变消除热处理中的加热期间的保持时间优选为20～60分钟。
(实施例4)
为了研究材料的机械性能和导电性对倾斜螺旋弹簧的特性的影响，进行了实验。具体地，参考表1，准备了如下弹簧：具有与实施例1中相同结构的倾斜螺旋弹簧，其中使用A型钢作为构成芯线的钢的类型(实施例A)；其中使用由A型钢制成的芯线的倾斜螺旋弹簧，通过调整铜镀层的厚度和拉伸面积的减少，将导电率设定为约15％(实施例H)；以及其中使用由A型钢制成的芯线的倾斜螺旋弹簧，且类似地，通过调节铜镀层的厚度和拉伸面积的减少，将导电率设定为约50％(实施例Ⅰ)。如实施例1进行了评价特性的实验。将实验结果示于表5中。
[表5]
Figure BDA0003236044430000201
参见表5，明显的是，当弹簧用线材处于相同的拉伸强度水平时，尽管事实是导电率在15％～50％的范围内变化，但弹簧特性(非线性区域的长度)不改变。这是根据本申请的倾斜螺旋弹簧用线材的特征，这是由于强度与导电性之间的折衷关系而从未在铜合金中获得的，并且表明，当芯线和外层通过镀敷牢固地连接在一起时，能够得到大长度的非线性区域。
应当理解，这次公开的实施方案和实施例在所有方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围不限于上述实施方案，而是由所附权利要求限定，并且旨在包括与权利要求等同的含义和范围内的所有变体。
附图标记列表
1 倾斜螺旋弹簧用线材
2 倾斜螺旋弹簧
10 芯线
11 表面
20 镀层

Claims (11)

1.一种倾斜螺旋弹簧用线材，所述倾斜螺旋弹簧用线材包含：
芯线，所述芯线由具有珠光体结构的钢制成；和
镀层，所述镀层覆盖所述芯线的表面并由铜或铜合金制成，
其中所述钢由0.8质量％～1.0质量％的碳、0.8质量％～1.0质量％的硅、0.3质量％～0.9质量％的锰和余量构成，
所述余量由铁和不可避免的杂质构成，
所述镀层具有10μm～65μm的厚度，并且
所述芯线与所述镀层之间的界面处的氧浓度为10质量％以下。
2.根据权利要求1所述的倾斜螺旋弹簧用线材，其中所述不可避免的杂质的总含量为0.3质量％以下。
3.根据权利要求2所述的倾斜螺旋弹簧用线材，其中所述不可避免的杂质包含磷或硫。
4.根据权利要求2所述的倾斜螺旋弹簧用线材，其中所述不可避免的杂质包含磷和硫。
5.根据权利要求2所述的倾斜螺旋弹簧用线材，其中所述不可避免的杂质包含0.025质量％以下的磷和0.025质量％以下的硫。
6.根据权利要求1或2所述的倾斜螺旋弹簧用线材，其中所述倾斜螺旋弹簧用线材具有1,800MPa～2,500MPa的拉伸强度，并且
所述倾斜螺旋弹簧用线材具有15％IACS～50％IACS的导电率。
7.根据权利要求1或2所述的倾斜螺旋弹簧用线材，其中所述芯线具有0.05mm～2.0mm的直径。
8.一种倾斜螺旋弹簧，所述倾斜螺旋弹簧由根据权利要求1～7中任一项所述的倾斜螺旋弹簧用线材制成。
9.一种制造根据权利要求1所述的倾斜螺旋弹簧用线材的方法，所述方法包括：
准备由具有珠光体结构的钢制成的芯线的步骤；
形成由铜或铜合金制成的镀层以覆盖所述芯线的表面的步骤；以及
对具有所述镀层的所述芯线进行拉伸的步骤。
10.一种制造倾斜螺旋弹簧的方法，所述方法包括：
准备倾斜螺旋弹簧用线材的步骤，所述倾斜螺旋弹簧用线材通过根据权利要求9所述的制造倾斜螺旋弹簧用线材的方法制造；以及
对所述倾斜螺旋弹簧用线材进行卷绕的步骤。
11.根据权利要求10所述的制造倾斜螺旋弹簧的方法，还包括将已被卷绕的倾斜螺旋弹簧用线材加热至250℃～400℃的温度范围的步骤。
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