JP3313832B2 - High corrosion resistance and high strength amorphous copper alloy - Google Patents

High corrosion resistance and high strength amorphous copper alloy

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信行 西山
均 山口
明久 井上
健 増本
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帝国ピストンリング株式会社
明久 井上
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性に優れた高強度
アモルファス銅合金に関する。
The present invention relates to a high-strength amorphous copper alloy having excellent corrosion resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】アモルファス銅合金は500MPa程度
以上の引張強度を有し、強度がすぐれており、また硬度
も高い。従来アモルファス銅合金としてはAgとPある
いはNiとPをアモルファス化元素として添加した組成
のものが知られている。
2. Description of the Related Art Amorphous copper alloy has a tensile strength of about 500 MPa or more, excellent strength, and high hardness. Conventionally, as an amorphous copper alloy, one having a composition in which Ag and P or Ni and P are added as an amorphizing element is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アモルファス銅合金は銅系結晶合金と同様に表面に緑青
が発生し易いことがわかった。したがってアモルファス
銅合金をばね材、ガスケット材などの高強度が要求され
る機械構造部品として腐食が起こり易い環境で使用する
場合は腐食に伴う表面の変質により、強度が劣化や疲労
などの問題が起こる。
However, it has been found that a conventional amorphous copper alloy is liable to produce patina on the surface, similarly to a copper-based crystal alloy. Therefore, when an amorphous copper alloy is used in an environment where corrosion is likely to occur as a mechanical structure component requiring high strength, such as a spring material and a gasket material, the deterioration of the surface accompanying the corrosion causes problems such as deterioration of the strength and fatigue. .

【0004】さらにAg以外のアモルファス化合金元素
はいずれも銅の電気抵抗を著しく高めることに加えて緑
青の生成により表面が絶縁性となるとので、アモルファ
ス銅合金を導電材料の用途に適用する可能性がほとんど
なくなる。
Further, since any amorphous alloying element other than Ag significantly increases the electric resistance of copper, the surface becomes insulative due to the formation of patina, so that it is possible to apply the amorphous copper alloy to the use of conductive materials. Is almost gone.

【0005】また従来のアモルファス銅合金の硬度は約
Hv200程度であったために、使用中に疵や摩耗など
が起こり易く、外観や性能の面で不安定であった。
[0005] Further, since the hardness of the conventional amorphous copper alloy is about Hv200, flaws and wear easily occur during use, and the appearance and performance are unstable.

【0006】したがって本発明は、従来の性能上の難点
を解消し、特に高い強度と優れた耐食性を兼備するアモ
ルファス銅合金を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the conventional difficulties in performance and to provide an amorphous copper alloy having particularly high strength and excellent corrosion resistance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る銅合金は、
一般式:Cu100-a-b Aga Mb (ただし、MはCe及
びミッシュメタルから選ばれた少なくとも1種の元素、
a及びbは図1のa〜j点を結ぶ線上の値又はこの線で
囲まれた範囲内)で表される組成を有し、かつアモルフ
ァス組織を有することを特徴とするものである。ここで
上記のa〜j点は横軸(Ag):縦軸(Ce及び/又は
ミッシュメタル)の座標系で以下のようになる。 a:25原子%; 2.5原子% b:55原子%; 2.5原子% c:55原子%; 3.5原子% d:65原子%; 3.5原子% e:65原子%; 7.5原子% f:55原子%; 7.5原子% g:55原子%;10.5原子% h:35原子%;10.5原子% i:35原子%; 9.5原子% j:25原子%; 9.5原子% 以下、本発明合金の組成及び特性を説明する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The copper alloy according to the present invention comprises:
General formula: Cu100-ab Aga Mb (where M is at least one element selected from Ce and misch metal,
a and b have a composition represented by a value on a line connecting points a to j in FIG. 1 or within a range surrounded by this line), and have an amorphous structure. Here, the above points a to j are expressed as follows in a coordinate system of a horizontal axis (Ag): a vertical axis (Ce and / or misch metal). a: 25 at%; 2.5 at% b: 55 at%; 2.5 at% c: 55 at%; 3.5 at% d: 65 at%; 3.5 at% e: 65 at%; 7.5 at% f: 55 at%; 7.5 at% g: 55 at%; 10.5 at% h: 35 at%; 10.5 at% i: 35 at%; 9.5 at% j : 25 atomic%; 9.5 atomic% Hereinafter, the composition and properties of the alloy of the present invention will be described.

【0008】AgはCe及び/又はミッシュメタルと組
み合わせることによりCuをアモルファス化する。さら
にCe及び/又はミッシュメタルは従来のPと対比する
と、耐食性と電気伝導性の劣化をもたらさず、また同一
強度でも硬度を高くする性質を有している。これらの元
素の含有量が図1の図形の範囲外であると、組織の一部
もしくは全部が結晶化し所望の組織が得られない。特
に、これらの合金元素の量が少ないときは強度と耐食性
が不良になり、逆に合金元素が多いと延性と耐食性が不
良になる。
[0008] Ag makes Cu amorphous by combining it with Ce and / or misch metal. Further, when compared with conventional P, Ce and / or misch metal do not cause deterioration of corrosion resistance and electric conductivity, and have a property of increasing hardness even with the same strength. If the content of these elements is out of the range shown in FIG. 1, part or all of the structure is crystallized, and a desired structure cannot be obtained. In particular, when the amount of these alloying elements is small, the strength and corrosion resistance are poor, and when the amount of the alloying elements is large, ductility and corrosion resistance are poor.

【0009】上記した組成の原料を通常のアモルファス
合金を作成する片ロール法、液中紡糸法などにより10
2 /sec以上の冷却速度で冷却することによりアモル
ファス組織をもつ合金を得ることができる。
The raw material having the above-mentioned composition is prepared by a single roll method or a submerged spinning method for producing a normal amorphous alloy.
By cooling at a cooling rate of 2 / sec or more, an alloy having an amorphous structure can be obtained.

【0010】上記した組成の合金の代表的特性は、急冷
凝固状態で、(a)引張強さが約600MPa以上;
(b)箔帯は180°密着曲げが可能であり靭性が優
れ;(c)高温かつ又は多湿の大気中での緑青の発生が
ほとんどなく耐食性が優れ;(d)電気伝導度が20〜
90x10-6Ω・cm;(e)硬度がHv=250〜3
30の範囲である。したがってこの材料は高強度、優れ
た耐食性及び中程度の電気伝導度を有する。以下、実施
例により本発明をより詳しく説明する。
The typical characteristics of the alloy having the above composition are as follows: (a) a tensile strength of about 600 MPa or more in a rapidly solidified state;
(B) The foil strip is capable of 180 ° close-contact bending and has excellent toughness; (c) has little corrosion of greenish blue in a high-temperature and / or humid atmosphere, and has excellent corrosion resistance;
90 × 10 −6 Ω · cm; (e) Hardness is Hv = 250-3
The range is 30. Thus, this material has high strength, excellent corrosion resistance and moderate electrical conductivity. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

【0011】[0011]

【実施例】表1の組成となるようにそれぞれの金属原料
を秤量した後に、黒鉛るつぼ中でアルゴン雰囲気中で高
周波溶解し、10mmΦの丸棒に鋳造した。その母合金
を図2に示す片ロール急冷装置の溶解部2にセットし、
高周波溶解した。その後溶解部2の下部にセットした、
20m/secの周速で回転する銅ロール1に溶湯を噴
射して急冷凝固させ、厚さ20〜30μm、幅2mm、
長さ10mの金属リボン3を製造した。
EXAMPLE After weighing each metal raw material so as to have the composition shown in Table 1, it was subjected to high-frequency melting in a graphite crucible in an argon atmosphere and cast into a round bar having a diameter of 10 mm. The master alloy was set in the melting section 2 of the single roll quenching device shown in FIG.
High frequency melted. After that, it was set at the lower part of the melting part 2,
The molten metal is sprayed onto the copper roll 1 rotating at a peripheral speed of 20 m / sec to be rapidly solidified, and the thickness is 20 to 30 μm, the width is 2 mm,
A metal ribbon 3 having a length of 10 m was manufactured.

【0012】上述の方法で作成したアモルファスリボン
につき次の方法で試験を行った。 (1)組織:X線回折によりアモルファス単相である
か、完全結晶質であるかあるいはアモルフアス相に結晶
が析出しているかを確認した。 (2)引張強度:500mmの長さに切断したアモルフ
ァスリボンをレオロジー引張試験機で試験した。 (3)耐食性:室温の蒸溜水中に500mmの長さに切
断したアモルファスリボンを250時間放置し、その後
リボンの表面を肉眼で観察し、表面の緑青発生があった
ものを不良とし、白色のものを良好とした。 (4)電気抵抗:4端子法で測定した。 試験結果を表1に示す。
A test was performed on the amorphous ribbon prepared by the above-described method by the following method. (1) Structure: It was confirmed by X-ray diffraction whether it was an amorphous single phase, completely crystalline, or a crystal precipitated in an amorphous phase. (2) Tensile strength: An amorphous ribbon cut to a length of 500 mm was tested with a rheological tensile tester. (3) Corrosion resistance: An amorphous ribbon cut to a length of 500 mm in distilled water at room temperature was allowed to stand for 250 hours, and thereafter the surface of the ribbon was visually observed. Was regarded as good. (4) Electric resistance: measured by a four-terminal method. Table 1 shows the test results.

【0013】[0013]

【表1】 組 成 組 織 引張強度 硬さ 電気抵抗 耐食性 (MPa ) ( Hv ) (Ωcm) 本発明 1 Cu57Ag40Ce3 アモルファス 705 290 80×10-6 良 好 2 Cu52Ag45Ce3 ↑ 675 276 30 ↑ 3 Cu47Ag50Ce3 ↑ 630 285 20 ↑ 4 Cu61Ag35Ce4 ↑ 660 299 90 ↑ 5 Cu51Ag45Ce4 ↑ 630 292 30 ↑ 6 Cu46Ag50Ce4 ↑ 610 288 43 ↑ 7 Cu50Ag45Ce5 ↑ 695 304 31 ↑ 8 Cu45Ag50Ce5 ↑ 680 263 25 ↑ 9 Cu40Ag55Ce5 ↑ 680 287 21 ↑ 10 Cu54Ag40Ce6 ↑ 610 317 51 ↑ 11 Cu49Ag45Ce6 ↑ 780 305 43 ↑ 12 Cu44Ag50Ce6 ↑ 760 295 38 ↑ 13 Cu39Ag55Ce6 ↑ 725 286 40 ↑ 14 Cu52Ag40Ce8 ↑ 710 295 54 ↑ 15 Cu42Ag50Ce8 ↑ 705 290 68 ↑ 16 Cu51Ag40Ce9 ↑ 715 285 90 ↑ 17 Cu43Ag50Ce7 ↑ 720 290 43 ↑ 比較例 1 Cu100 結 晶 270 − 1.72 不 良 2 Cu99Ag1 ↑ 450 − 1.8 不 良 3 Cu73Ag10P17 アモルファス 510 200 120 不 良 4 Cu73Ni10P17 ↑ 670 220 141 不 良 5 Cu70Ag20Ce10 結晶+ もろい − − 不 良 アモルファス 6 Cu20Ag77Ce3 ↑ ↑ − − 不 良 [Table 1] Composition Tension strength Hardness Electric resistance Corrosion resistance (MPa) (Hv) (Ωcm) Invention 1 Cu57Ag40Ce3 amorphous 705 290 80 × 10-6 Good 2 Cu52Ag45Ce3 ↑ 675 276 30 33 Cu47Ag50Ce3 ↑ 630 285 20 44 Cu61Ag35Ce4 ↑ 660 299 90 55 Cu51Ag45Ce4 630 630 630 630 630 630 630 630 630 630 630 630 Cu50Ag45Ce5 ↑ 695 304 31 8 8 Cu45Ag50Ce5 ↑ 680 263 25 ↑ 9 Cu40Ag55Ce5 ↑ 680 287 21 ↑ 10 Cu54Ag40Ce6 ↑ 610 317 51 ↑ 11 Cu49Ag45Ce6 ↑ 780 305 A6 ↑ 780 305 40 ↑ 12 Cu44A ↑ 12 Cu44Ag ↑ 710 295 54 15 15 Cu42Ag50Ce8 ↑ 705 290 68 16 16 Cu51Ag40Ce9 ↑ 715 285 90 ↑ 17 Cu43Ag50Ce7 ↑ 720 290 43 ↑ Comparative Example 1 120 Poor 4 Cu73Ni10P17 ↑ 670 220 141 Poor 5 Cu70Ag20Ce10 Crystal + fragile − − Poor Amorphous 6 Cu20Ag77Ce3 ↑ ↑ − − Poor

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように本発明のアモルファ
ス銅合金は従来のアモルファス銅合金より強度と耐食性
が優れているためにばねを含む各種用途に好適に使用す
ることができ産業上極めて有益である。特に本発明の銅
合金は耐食性に優れているために、使用中の性能や外観
劣化が少ないために、使用環境が高温多湿であってもよ
く、用途範囲が拡大される。また硬度が高いために耐疲
労性に優れかつばね力の減退が起こり難いために、ばね
材料として極めて優れている。
As described above, since the amorphous copper alloy of the present invention has better strength and corrosion resistance than the conventional amorphous copper alloy, it can be suitably used for various applications including springs, and is extremely useful in industry. is there. In particular, since the copper alloy of the present invention is excellent in corrosion resistance and has little deterioration in performance and appearance during use, the use environment may be high temperature and high humidity, and the range of application is expanded. Further, since the hardness is high, the fatigue resistance is excellent and the spring force is hardly reduced, so that the spring material is extremely excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のアモルファス銅合金の組成を示す図形
である。
FIG. 1 is a diagram showing the composition of an amorphous copper alloy of the present invention.

【図2】急冷凝固装置の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a rapid solidification device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 銅ロール 2 溶解部 1 Copper roll 2 Melting section

フロントページの続き (72)発明者 山口 均 東京都中央区八重洲1丁目9番9号 帝 国ピストンリング株式会社内 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住 宅11−806 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉3丁目8番22号 (56)参考文献 特開 昭63−169348(JP,A) 特開 昭58−193334(JP,A) 特開 平5−339662(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 9/00 - 9/10 C22C 45/00 - 45/10 Continued on the front page (72) Inventor Hitoshi Yamaguchi 1-9-9, Yaesu, Chuo-ku, Tokyo Imperial Piston Ring Co., Ltd. (72) Inventor Akihisa Inoue 806 (72) Inventor Ken Masumoto 3-8-22 Uesugi, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi (56) References JP-A-63-169348 (JP, A) JP-A-58-193334 (JP, A) Hei 5-339662 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 9/00-9/10 C22C 45/00-45/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Cu100-a-b Aga Mb (ただし、Mは
Ce及びミッシュメタルから選ばれた少なくとも1種の
元素、a及びbは図1のa〜j点を結ぶ線上の値又はこ
の線で囲まれた範囲内)で表される組成を有し、かつア
モルファス組織からなることを特徴とする高耐食・高強
度アモルファス銅合金。
1. Cu100-ab Aga Mb (where M is at least one element selected from Ce and misch metal, and a and b are values on a line connecting points a to j in FIG. 1 or surrounded by this line) A high-corrosion-resistant, high-strength amorphous copper alloy having a composition represented by the following range) and having an amorphous structure.
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