JP2018513269A - 磁性銅合金 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2015年6月2日に出願された米国仮特許出願番号第62/169,989号、および2015年3月18日に出願された米国仮特許出願番号第62/134,731号に基づく優先権を主張している。これら出願の全体は、参考として本明細書によって本明細書中に完全に援用される。
本開示は、磁性銅ベースの合金、具体的には、銅ニッケルスズマンガン合金に関する。また、それから生産される種々の物品を含む、そのような磁性合金を取得および/または使用するための種々のプロセスが開示される。
本開示は、磁性銅合金、具体的には、銅ニッケルスズマンガン合金を対象とする。これらの磁性合金は、ある条件下で合金を処理することによって作製されることができる。また、有用な機械的性質の組み合わせを依然として提供しながら、合金の磁気的性質を調節するように合金を処理するためのプロセスも含まれる。
本明細書に開示される構成要素、プロセス、および装置のより完全な理解は、付随の図面を参照することによって得られることができる。これらの図は、利便性および本開示を実証することの容易性に基づく概略図にすぎず、したがって、デバイスまたはその構成要素の相対サイズおよび寸法を示すこと、ならびに/もしくは例示的実施形態の範囲を定義または限定することを意図していない。
A−Hと標識された8つの組成物が試験された。以下の表Aは、これら8つの組成物の構成を列挙する。以降の試験では、第9の組成物Jが試験され、簡潔にするためにここで同様に列挙されている。組成物Hは、市販の合金(ToughMet(登録商標)3、または「T3」)であり、組成物Jも市販されており(ToughMet(登録商標)2、または「T2」)、両方ともMaterion Corporation(Mayfield Heights, Ohio, USA)が提供している。
実施例の第2のセット
実施例の第3のセット
実施例の第4のセット
実施例の第5のセット
Claims (53)
- 磁性銅合金であって、
ニッケル、スズ、マンガン、および残余成分としての銅を含み、
前記合金は、磁性である、
磁性銅合金。 - 約8重量%〜約16重量%ニッケルと、約5重量%〜約9重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 約14重量%〜約16重量%ニッケルと、約7重量%〜約9重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 約4重量%〜約12重量%マンガンを含有する、請求項3に記載の磁性銅合金。
- 約8重量%〜約10重量%ニッケルと、約5重量%〜約7重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 約4重量%〜約21重量%マンガンを含有する、請求項5に記載の磁性銅合金。
- 約10重量%〜約12重量%ニッケルと、約5重量%〜約7重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記磁性合金は、少なくとも1.100、または少なくとも1.500、もしくは少なくとも1.900の相対透磁率(μr)を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記磁性合金は、導電性である、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記磁性合金は、少なくとも60、少なくとも70、または少なくとも80、もしくは少なくとも90のロックウェル硬度B(HRB)を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記磁性合金は、少なくとも25、少なくとも30、または少なくとも35のロックウェル硬度C(HRC)を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記磁性合金は、少なくとも1.100の相対透磁率(μr)と、少なくとも60のロックウェル硬度B(HRB)とを有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記磁性合金は、少なくとも1.100の相対透磁率(μr)と、少なくとも25のロックウェル硬度C(HRC)とを有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 少なくとも5重量%のマンガン含有量を有し、
前記合金を鋳造するステップと、
約1400°F〜約1700°Fの温度で約4時間〜約16時間の時間周期にわたって前記合金を均質化し、次いで、水焼入するステップと、
によって形成される、
請求項1に記載の磁性銅合金。 - 前記合金はさらに、約1500°F〜約1600°Fの温度で約8時間〜約12時間の時間周期にわたる第2の均質化、次いで、水焼入によって形成される、請求項14に記載の磁性銅合金。
- 前記合金はさらに、水焼入に先立って前記合金を約40%〜約60%縮小まで熱間据込鍛造するステップによって形成される、請求項14に記載の磁性銅合金。
- 少なくとも5重量%のマンガン含有量を有し、
前記合金を鋳造するステップと、
約1500°F〜約1700°Fの温度で約5時間〜約7時間の時間周期にわたって前記合金を均質化し、次いで、空冷するステップと、
によって形成される、
請求項1に記載の磁性銅合金。 - 前記合金は、
続いて、約1400°F〜約1600°Fの温度で約1時間〜約3時間の時間周期にわたって前記均質化合金を溶体化焼鈍し、次いで、水焼入するステップと、
約750°F〜約1200°Fの温度で約2時間〜約4時間の時間周期にわたって前記焼鈍合金を時効させ、次いで、空冷するステップと、
によって形成される、
請求項17に記載の磁性銅合金。 - 少なくとも5重量%のマンガン含有量を有し、
前記合金を鋳造するステップと、
約1500°F〜約1700°Fの第1の温度で約5時間〜約7時間の第1の時間周期にわたって前記合金を均質化し、次いで、空冷するステップと、
約1400°F〜約1600°Fの温度で約1時間〜約3時間の時間周期にわたって前記合金を加熱するステップと、
前記合金を熱間圧延して約65%〜約70%の縮小を達成するステップと、
約1400°F〜約1600°Fの温度で約4時間〜約6時の時間周期にわたって前記合金を溶体化焼鈍するステップと、
炉冷または水焼入のいずれかによって、前記焼鈍合金を冷却するステップと、
によって形成される、
請求項1に記載の磁性銅合金。 - 前記合金はさらに、約750°F〜約850°Fの温度で約1時間〜約24時間の時間周期にわたって前記合金を時効させ、次いで、空冷するステップによって、形成される、請求項19に記載の磁性銅合金。
- 少なくとも5重量%のマンガン含有量を有し、
前記合金を鋳造するステップと、
約1200°F〜約1700°Fの温度で約4時間〜約22時間の時間周期にわたって前記合金を均質化するステップと、
約1400°F〜約1600°Fの温度で約1時間〜約3時間の時間周期にわたって前記合金を加熱し、熱間圧延して約65%〜約70%の縮小を達成するステップと、
約1200°F〜約1600°Fの温度で約1時間〜約3時間の時間周期にわたって前記合金を溶体化焼鈍し、次いで、水焼入するステップと、
によって形成される、
請求項1に記載の磁性銅合金。 - 約8重量%〜約12重量%のニッケル含有量と、約5重量%〜約7重量%のスズ含有量とを有する、請求項21に記載の磁性銅合金。
- 前記合金はさらに、約750°F〜約1200°Fの温度で約2時間〜約4時間の時間周期にわたって前記合金を時効させ、次いで、空冷するステップによって処理される、請求項21に記載の磁性銅合金。
- 前記合金はさらに、前記合金を冷間圧延して約20%〜約40%の縮小を達成するステップによって処理される、請求項21に記載の磁性銅合金。
- 前記合金はさらに、約750°F〜約1200°Fの温度で約2時間〜約4時間の時間周期にわたって前記合金を時効させ、次いで、空冷するステップによって処理される、請求項24に記載の磁性銅合金。
- 少なくとも7重量%のマンガン含有量を有し、
前記合金を鋳造するステップと、
約1200°F〜約1700°Fの第1の温度で約5時間〜約22時間の第1の時間周期にわたって前記合金を均質化し、次いで、空冷するステップと、
約1200°F〜約1600°Fの温度で約4時間またはより長い時間周期にわたって前記合金を加熱するステップと、
前記合金を押出して約66%〜約90%の縮小を達成するステップと、
によって形成される、
請求項1に記載の磁性銅合金。 - 前記合金はさらに、約1200°F〜約1700°Fの温度で約1時間〜約3時間の時間周期にわたって前記合金を溶体化焼鈍し、次いで、水焼入するステップによって形成される、請求項26に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、
前記合金を鋳造するステップと、
約1200°F〜約1700°Fの第1の温度で約5時間〜約22時間の第1の時間周期にわたって前記合金を均質化し、次いで、空冷するステップと、
約1200°F〜約1600°Fの温度で約4時間またはより長い時間周期にわたって前記合金を加熱するステップと、
前記合金を押出して約66%〜約90%の縮小を達成するステップと、
約1200°F〜約1700°Fの温度で約1時間〜約3時間の時間周期にわたって前記合金を溶体化焼鈍し、次いで、焼入するステップと、
随意に、前記合金を冷間加工して約20%〜約40%の縮小を達成するステップと、
約600°F〜約1200°Fの温度で約1時間〜約4時間の時間周期にわたって前記合金を時効させ、次いで、空冷するステップと、
によって形成される、
請求項1に記載の磁性銅合金。 - 前記合金は、鋳放し形態で磁性である、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 時効状態における前記合金は、溶体化焼鈍状態におけるよりも高い磁気引力距離を提示する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、約20ksi〜約140ksiの0.2%オフセット降伏強度を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、約60ksi〜約150ksiの最大引張強度を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、約4%〜約70%の引張伸長を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、少なくとも60のロックウェルB硬度または少なくとも25のロックウェルC硬度を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、約20ksi〜約140ksiの0.2%オフセット降伏強度と、約60ksi〜約150ksiの最大引張強度と、約4%〜約70%の引張伸長とを有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、約0.5センチメートル〜約11.5センチメートルの磁気引力距離を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、少なくとも6センチメートルの磁気引力距離を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、少なくとも0.4emuの飽和にある最大磁気モーメントを有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、少なくとも100エルステッドの保磁性を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、100エルステッド未満の保磁性を有する、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金は、ニッケル、スズ、およびマンガンを溶融銅バッチに添加するステップによって形成され、前記合金は、銅、ニッケル、スズ、およびマンガンの混合物を形成し、次いで、前記混合物を融解させるステップによって形成される、請求項1に記載の磁性銅合金。
- 前記合金はさらに、最大約15重量%の量でコバルトを含む、請求項1に記載の磁性銅合金。
- その中にニッケル、スズ、およびマンガンを含有する、大部分が銅のマトリクスの形態のCu−Ni−Sn−Mn合金。
- 前記大部分が銅のマトリクスはまた、ニッケルと、マンガンとを含有する、請求項43に記載のCu−Ni−Sn−Mn合金。
- 前記合金は、約8重量%〜約16重量%ニッケルと、約5重量%〜約9重量%スズと、約1重量%〜約21重量%マンガンとを含有する、請求項43に記載のCu−Ni−Sn−Mn合金。
- その中にウィドマンシュテッテン構造を含有する、Cu−Ni−Sn−Mn合金。
- 前記ウィドマンシュテッテン構造は、析出物の3本の線によって形成され、前記3本の線は、相互に対して約60°角度で配向される、請求項46に記載のCu−Ni−Sn−Mn合金。
- 長軸と垂直に観察されたときに、4:1〜20:1のアスペクト比を伴う析出物を含有する、Cu−Ni−Sn−Mn合金。
- 断面で観察されたときに、1:1〜4:1のアスペクト比を伴う析出物を含有する、Cu−Ni−Sn−Mn合金。
- 請求項1〜49のいずれか1項に記載の磁性銅合金から形成される物品。
- 前記物品は、ストリップ、ロッド、管、ワイヤ、バー、プレート、形状、もしくはばねである、または磁気シールド、磁気スイッチリレー、磁気センサの構成要素、もしくは磁性材料の間のセパレータ、または導電性ばね、もしくは音響減衰デバイスである、またはストリップ、ワイヤ、薄膜、温度もしくは位置制御デバイスである、請求項50に記載の物品。
- 請求項14〜28または41のいずれか1項に記載のステップで説明されるような磁性銅合金を形成するためのプロセス。
- 請求項14〜28のいずれか1項に記載のステップで説明されるような前記合金を処理し、物品を取得するステップを含む、磁性銅合金から物品を作製するためのプロセス。
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