JP2007002322A - スリーブ用銅合金材及びその製造方法並びにスリーブ - Google Patents
スリーブ用銅合金材及びその製造方法並びにスリーブ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 Ni含有量を7乃至25質量%、Feを8乃至35質量%を含有し、残部がCu及び不可避的不純物からなる組成の原料を、溶解鋳造した後、950乃至1100℃で5乃至10時間均質化処理し、更に異径圧延等冷間加工を行う。次に、950℃の温度条件下で30分間の溶体化処理を施した後、所定の径になるように引抜き加工を行い、熱膨張係数が10乃至15ppm、ビッカース硬度(Hv)が100乃至260で、固溶体からなる銅合金材とする。そして、この銅合金材を切削加工することにより、スピンドルモータ等の流体軸受装置用のスリーブとする。
【選択図】 なし
Description
Ni含有量が7質量%未満であると、切削性は良好になるが、熱膨張係数が大きくなる。一方、Ni含有量が25質量%を超えると、熱膨張係数は小さくなるが、切削性が劣化する。よって、Ni含有量は7乃至25質量%とする。
Fe含有量が8質量%未満であると、切削性は良好になるが、熱膨張係数が大きくなりすぎる。一方、Fe含有量が35質量%を超えると、熱膨張係数は小さくなるが、切削性が劣化する。よって、Fe含有量は8乃至35質量%とする。なお、Fe含有量が8.5質量%未満の場合、Ni含有量によっては熱膨張係数が15ppmを超えてしまうことがある。このため、Fe含有量は8.5質量%以上とすることが好ましい。これにより、熱膨張係数を12乃至15ppmの範囲で安定させることができる。
スピンドルモータ等の流体軸受装置の摺動部材においては、スリーブとシャフトとの熱膨張係数の差は、2乃至5ppmとすることが望ましく、例えばシャフトがステンレス鋼(Fe−18Cr−8Ni合金;熱膨張率17.3ppm)により形成されている場合は、スリーブ用材料の熱膨張係数は12乃至15ppmとする。銅合金材、即ち、スリーブの熱膨張係数が12ppm未満であると、スリーブとシャフトとの間のクリアランスが大きくなりすぎて回転が不安定になるため、摺動特性が不安定になる。また、切削加工により、スリーブとシャフトとの間のクリアランスは確保されているが、スリーブ及びシャフトの熱膨張係数が同じであると、温度変化によりこれらが完全にロックしてしまう。そこで、本実施形態の銅合金材においては、温度変化が生じでもスリーブとシャフトとの間のクリアランスが確保できるように、その熱膨張係数を、シャフトの熱膨張係数よりも若干小さくしておく。具体的には、本実施形態の銅合金材においては、熱膨張係数の上限値を15ppmとする。銅合金材の熱膨張係数が15ppmを超えるとスリーブとシャフトとの熱膨張係数の差が小さくなり、温度変化に伴ってロック等のトラブルが発生する。
ビッカース硬さ(Hv)が100未満の場合、軟らかすぎて、切削加工し難い。また、ビッカース硬さ(Hv)が260を超えると難削性となるため、切削加工する際に使用するバイトの刃が負ける等の問題が生じる。従って、本実施形態の銅合金材の硬さ(Hv)は100乃至260とする。これにより、切削加工に使用するバイトの刃先に適した硬さが得られ、高精度に切削加工することができる。一方、前述したように、磁性材として使用されているCu−Ni−Fe合金材は、製造工程において時効処理が施されているため、強磁性で硬いFe−Ni−rich(強磁性γ1)相が存在し、またその硬さ(Hv)も260を超えることがある。このため、磁性材用のCu−Ni−Fe合金材は、強磁性γ1がなく、固溶体である本実施形態の銅合金材に比べて切削性が悪い。
Claims (8)
- Ni:7乃至25質量%及びFe:8乃至35質量%を含有し、残部がCu及び不可避的不純物からなる組成を有し、熱膨張係数が12乃至15ppm、ビッカース硬度(Hv)が100乃至260であり、鋳造又は粉末熱間押出により作製された成形体を溶体化処理した固溶体であることを特徴とするスリーブ用銅合金材。
- Cu含有量が45乃至75質量%であることを特徴とする請求項1に記載のスリーブ用銅合金材。
- Fe含有量が8.5質量%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスリーブ用銅合金材。
- Ni:7乃至25質量%及びFe:8乃至35質量%を含有し、残部がCu及び不可避的不純物からなる組成の原料を、鋳造又は粉末熱間押出して成形体を得る工程と、前記成形体を溶体化処理して、熱膨張係数が12乃至15ppm、ビッカース硬度(Hv)が100乃至260であり、固溶体からなる銅合金材を得る工程と、を有することを特徴とするスリーブ用銅合金材の製造方法。
- 前記溶体化処理した後、引抜き加工することを特徴とする請求項4に記載のスリーブ用銅合金材の製造方法。
- 前記原料は、Cu含有量が45乃至75質量%であることを特徴とする請求項4又は5に記載のスリーブ用銅合金材の製造方法。
- 前記原料は、Fe含有量が8.5質量%以上であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のスリーブ用銅合金材の製造方法。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の銅合金材により製造されたことを特徴とする流体軸受装置用スリーブ。
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