JP7538766B2 - Manufacturing method of Cu-Ni-Sn alloy plate - Google Patents
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Description
本発明は、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing Cu-Ni-Sn alloy plate.
従来より、スマートフォン等に用いられるサスペンションワイヤーや乗用車の部品（スイッチ等）に用いられるばね材として、銅合金系のものがある。このようなばね材には、弾性、疲れ限度、成型加工性といった条件が重要になってくる。例えば弾性について、ばね材は外力によって永久変形を起こさず、元の位置に復さなくてはならない。すなわち、優れたばね特性を有する必要がある。また、疲れ限度について、長時間の使用によりばね材にかかる応力に対して、ばね材は何度も同じ動作を再現できなくてはならない。すなわち、優れた応力緩和特性を有する必要がある。このようなばね材の中でも、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金製のものはスピノーダル分解による時効硬化を利用した銅合金を用いたものであり、高強度で応力緩和特性に優れるばね材として知られている。 Copper alloy springs have been used for suspension wires in smartphones and automobile parts (switches, etc.). For such springs, important conditions include elasticity, fatigue limit, and moldability. For example, in terms of elasticity, the spring material must return to its original position without permanent deformation due to external force. In other words, it must have excellent spring properties. In terms of fatigue limit, the spring material must be able to reproduce the same movement many times in response to the stress applied to the spring material from long-term use. In other words, it must have excellent stress relaxation properties. Among such spring materials, those made of Cu-Ni-Sn alloys use copper alloys that utilize age hardening due to spinodal decomposition, and are known as spring materials with high strength and excellent stress relaxation properties.
例えば、特許文献１（特表２０１６－５１８５２７号公報）には、銅と、約５重量％～約２０重量％のニッケルと、約５重量％～約１０重量％の錫とを含み、少なくとも７５ｋｓｉの０．２％オフセット耐力を有する、スピノーダル合金が開示されている。また、特許文献２（特表２０１６－５１６８９７号公報）には、鍛錬用銅－ニッケル－錫合金の耐力を改良するためのプロセスが開示されている。このプロセスは、合金に冷間加工率（％ＣＷ）が約５０％～約７５％になるまで第１の機械的冷間加工段階を行う工程と、該合金を熱処理する工程とを含み、結果として生じる該銅－ニッケル－錫合金が、少なくとも１７５ｋｓｉの０．２％オフセット耐力を達成するとされている。 For example, Patent Document 1 (JP 2016-518527 A) discloses a spinodal alloy containing copper, about 5% to about 20% by weight of nickel, and about 5% to about 10% by weight of tin, and having a 0.2% offset yield strength of at least 75 ksi. Patent Document 2 (JP 2016-516897 A) discloses a process for improving the yield strength of wrought copper-nickel-tin alloys. The process includes a step of subjecting the alloy to a first mechanical cold working stage until the cold working rate (% CW) is about 50% to about 75%, and a step of heat treating the alloy, and the resulting copper-nickel-tin alloy is said to achieve a 0.2% offset yield strength of at least 175 ksi.
ところで、ばね材としてのＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金は、溶解鋳造により得られた鋳塊を時効処理、仕上圧延、及び仕上酸洗等の工程に付すことにより、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板とされる。この仕上圧延により、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金の引張強度を向上させることができる。しかし、従来のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造方法では、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金を仕上圧延することにより、ばね特性及び応力緩和特性が不足するという問題がある。上述のように、ばね特性及び応力緩和特性は、ばね材として好ましく機能するために、必要不可欠な特性である。したがって、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造において、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金を仕上圧延した場合であっても、優れたばね特性及び応力緩和特性を有するＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を得ることが望まれる。 The Cu-Ni-Sn alloy as spring material is made into Cu-Ni-Sn alloy plate by subjecting the ingot obtained by melting and casting to processes such as aging treatment, finish rolling, and finish pickling. This finish rolling can improve the tensile strength of the Cu-Ni-Sn alloy. However, in the conventional manufacturing method of Cu-Ni-Sn alloy plate, there is a problem that the spring properties and stress relaxation properties are insufficient due to the finish rolling of the Cu-Ni-Sn alloy. As described above, the spring properties and stress relaxation properties are essential properties for the alloy to function favorably as a spring material. Therefore, in the manufacture of Cu-Ni-Sn alloy plate, it is desired to obtain a Cu-Ni-Sn alloy plate having excellent spring properties and stress relaxation properties even when the Cu-Ni-Sn alloy is finish rolled.
本発明者らは、今般、時効処理、仕上圧延、及び仕上酸洗が施されたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板にテンションアニールを施すことにより、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の引張強度を維持しつつ、ばね特性及び応力緩和特性を向上できるとの知見を得た。 The present inventors have now discovered that by subjecting a Cu-Ni-Sn alloy sheet that has been subjected to aging treatment, finish rolling, and finish pickling to tension annealing, it is possible to improve the spring characteristics and stress relaxation characteristics of the Cu-Ni-Sn alloy sheet while maintaining the tensile strength of the sheet.
したがって、本発明の目的は、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造において、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の引張強度を維持しつつ、ばね特性及び応力緩和特性を向上することにある。 Therefore, the object of the present invention is to improve the spring characteristics and stress relaxation characteristics while maintaining the tensile strength of the Cu-Ni-Sn alloy plate in the production of the Cu-Ni-Sn alloy plate.
本発明の一態様によれば、時効処理、仕上圧延、及び仕上酸洗が施されたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板にテンションアニールを施すことを含む、ばね特性及び応力緩和特性に優れたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, a method for producing a Cu-Ni-Sn alloy sheet having excellent spring properties and stress relaxation properties is provided, which includes performing tension annealing on a Cu-Ni-Sn alloy sheet that has been subjected to aging treatment, finish rolling, and finish pickling.
本発明の方法は、ばね特性及び応力緩和特性に優れたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造方法である。本発明の方法により製造されるＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板は、Ｃｕ－９Ｎｉ－６Ｓｎ合金、Ｃｕ－１５Ｎｉ－８Ｓｎ合金、及びＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金から選択されるいずれか１種であるのが好ましく、より好ましくはＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金である。このＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金はＵＮＳ：Ｃ７２９５０に定められる合金である。具体的には、Ｃｕ－９Ｎｉ－６Ｓｎ合金は、Ｎｉを８～１０重量％、Ｓｎを５～７重量％含み、残部がＣｕ及び不可避不純物であるものである。Ｃｕ－１５Ｎｉ－８Ｓｎ合金は、Ｎｉを１４～１６重量％、Ｓｎを７～９重量％含み、残部がＣｕ及び不可避不純物であるものである。Ｃｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金Ｎｉを２０～２２重量％、Ｓｎを４～６重量％含み、残部がＣｕ及び不可避不純物であるものである。これらのＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金は、任意成分として、Ｍｎを０．６重量％以下、及び／又はＦｅを０．６重量％以下さらに含有していてもよい。前述したとおり、ばね材としてのＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金は、仕上圧延により引張強度を向上させることができる一方でばね特性及び応力緩和特性が不足する問題があった。この点、本発明の製造方法によれば、テンションアニールを施すことにより、引張強度を維持しつつ、優れたばね特性及び応力緩和特性を有するＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板とすることができる。 The method of the present invention is a method for manufacturing a Cu-Ni-Sn alloy plate having excellent spring properties and stress relaxation properties. The Cu-Ni-Sn alloy plate manufactured by the method of the present invention is preferably any one selected from a Cu-9Ni-6Sn alloy, a Cu-15Ni-8Sn alloy, and a Cu-21Ni-5Sn alloy, and more preferably a Cu-21Ni-5Sn alloy. This Cu-21Ni-5Sn alloy is an alloy defined in UNS: C72950. Specifically, the Cu-9Ni-6Sn alloy contains 8 to 10% by weight of Ni, 5 to 7% by weight of Sn, and the balance is Cu and unavoidable impurities. The Cu-15Ni-8Sn alloy contains 14 to 16% by weight of Ni, 7 to 9% by weight of Sn, and the balance is Cu and unavoidable impurities. Cu-21Ni-5Sn alloy contains 20-22 wt% Ni, 4-6 wt% Sn, and the balance is Cu and unavoidable impurities. These Cu-Ni-Sn alloys may further contain 0.6 wt% or less Mn and/or 0.6 wt% or less Fe as optional components. As mentioned above, the Cu-Ni-Sn alloy as a spring material can improve its tensile strength by finish rolling, but has a problem of insufficient spring properties and stress relaxation properties. In this regard, according to the manufacturing method of the present invention, tension annealing can be performed to obtain a Cu-Ni-Sn alloy sheet that has excellent spring properties and stress relaxation properties while maintaining its tensile strength.
本発明のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造方法は、（１）時効処理、仕上圧延、及び仕上酸洗が施されたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を準備し、（２）この合金板にテンションアニールを実施することを含む。 The method for producing a Cu-Ni-Sn alloy sheet of the present invention includes (1) preparing a Cu-Ni-Sn alloy sheet that has been subjected to aging treatment, finish rolling, and finish pickling, and (2) performing tension annealing on the alloy sheet.
（１）Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の準備
本発明の方法においては、まず、時効処理、仕上圧延、及び仕上酸洗が施されたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を準備する。すなわち、時効処理、仕上圧延、及び仕上酸洗が、後述するテンションアニールを実施するためのＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の前提条件となる。したがって、本発明の方法は、テンションアニールに先立ち、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板に、時効処理、仕上圧延、及び仕上酸洗を順に施す工程をさらに含むことが好ましい。
(1) Preparation of Cu-Ni-Sn alloy sheet In the method of the present invention, first, a Cu-Ni-Sn alloy sheet that has been subjected to aging treatment, finish rolling, and finish pickling is prepared. That is, the aging treatment, finish rolling, and finish pickling are prerequisites for the Cu-Ni-Sn alloy sheet to perform tension annealing, which will be described later. Therefore, the method of the present invention preferably further includes a step of sequentially performing aging treatment, finish rolling, and finish pickling on the Cu-Ni-Sn alloy sheet prior to tension annealing.
時効処理は、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を所定の時効処理温度で所定時間保持することにより行うことができる。好ましい時効処理温度は、２００～４５０℃であり、より好ましくは３３０～４５０℃、さらに好ましくは４１０～４５０℃である。上記時効処理温度での保持時間は、好ましくは１８０～３００分間、より好ましくは２４０～３００分間、さらに好ましくは２９０～３００分間である。 Aging treatment can be performed by holding the Cu-Ni-Sn alloy sheet at a predetermined aging treatment temperature for a predetermined time. The preferred aging treatment temperature is 200 to 450°C, more preferably 330 to 450°C, and even more preferably 410 to 450°C. The holding time at the above aging treatment temperature is preferably 180 to 300 minutes, more preferably 240 to 300 minutes, and even more preferably 290 to 300 minutes.
仕上圧延は、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を圧延ロールで加工することにより行うことができる。仕上圧延時の圧下率（加工率）は、０～７１％であるのが好ましく、より好ましくは０～４７％、さらに好ましくは２８～４７％である。圧下率（加工率）は、圧延前の板厚をｔ１、圧延後の板圧をｔ２としたとき、１００×（ｔ１－ｔ２）／ｔ１の式により規定される。 Finish rolling can be performed by processing the Cu-Ni-Sn alloy sheet with a rolling roll. The reduction ratio (processing ratio) during finish rolling is preferably 0 to 71%, more preferably 0 to 47%, and even more preferably 28 to 47%. The reduction ratio (processing ratio) is defined by the formula 100×(t 1 -t 2 )/t 1 , where t 1 is the sheet thickness before rolling and t 2 is the sheet thickness after rolling.
また、仕上圧延では、テンションアニールして得られるＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の厚さよりも２～３％厚くなるように加工することが好ましい。後工程である仕上酸洗により、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の厚さが薄くなるためである。より具体的には、仕上圧延後のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の厚さが、０．０３～０．２ｍｍであるのが好ましい。こうすることで、後続の仕上酸洗、及びテンションアニール後のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の厚さを所望のものとすることができる。 In addition, in the finish rolling, it is preferable to process the Cu-Ni-Sn alloy sheet so that it is 2 to 3% thicker than the thickness of the Cu-Ni-Sn alloy sheet obtained by tension annealing. This is because the thickness of the Cu-Ni-Sn alloy sheet will be thinner due to the finish pickling process that is the subsequent process. More specifically, it is preferable that the thickness of the Cu-Ni-Sn alloy sheet after the finish rolling is 0.03 to 0.2 mm. In this way, the thickness of the Cu-Ni-Sn alloy sheet after the subsequent finish pickling and tension annealing can be made as desired.
仕上酸洗は、化学研磨、バフ研磨、防錆液の塗布、及び乾燥を行うことを含む。化学研磨に用いられるものとしては、硫酸が好ましい。防錆液に用いられるものとしてはチオライト防錆液が好ましい。好ましい乾燥温度は、３０～６０℃であり、より好ましくは３０～５０℃である。上記乾燥温度での乾燥時間は、好ましくは１５～３０秒間、より好ましくは１５～２０秒間である。 The final pickling process includes chemical polishing, buffing, application of an anti-rust liquid, and drying. Sulfuric acid is preferably used for the chemical polishing. Chiolite anti-rust liquid is preferably used for the anti-rust liquid. The preferred drying temperature is 30 to 60°C, more preferably 30 to 50°C. The drying time at the above drying temperature is preferably 15 to 30 seconds, more preferably 15 to 20 seconds.
（２）テンションアニール
時効処理、仕上圧延、及び仕上酸洗が施されたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板にテンションアニールを施す。テンションアニールは、４１０～４５０℃の温度に保持された炉内で行われるのが好ましく、より好ましくは４４０～４５０℃、さらに好ましくは４４５～４５０℃である。Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板が上記範囲内の温度の炉内で保持される時間は３７～６０秒間であるのが好ましく、より好ましくは４９～６０秒間、さらに好ましくは５５～６０秒間である。こうすることで、引張強度を維持しつつ、優れたばね特性及び応力緩和特性を有するＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板をより効果的に製造することができる。なお、この保持時間は通板速度に置き換えることができ、例えば保持時間６０秒が通板速度１．０に相当するものとすると、保持時間４６秒は通板速度１．３に相当し、保持時間３８秒は通板速度１．６に相当する。すなわち、通板速度の値が大きいと、炉内での保持時間が短いことを意味する。
(2) Tension annealing The Cu-Ni-Sn alloy sheet subjected to aging treatment, finish rolling, and finish pickling is subjected to tension annealing. Tension annealing is preferably performed in a furnace maintained at a temperature of 410 to 450 ° C, more preferably 440 to 450 ° C, and even more preferably 445 to 450 ° C. The time during which the Cu-Ni-Sn alloy sheet is held in the furnace at a temperature within the above range is preferably 37 to 60 seconds, more preferably 49 to 60 seconds, and even more preferably 55 to 60 seconds. In this way, it is possible to more effectively manufacture a Cu-Ni-Sn alloy sheet having excellent spring properties and stress relaxation properties while maintaining tensile strength. Note that this holding time can be replaced with the sheet passing speed. For example, if a holding time of 60 seconds corresponds to a sheet passing speed of 1.0, a holding time of 46 seconds corresponds to a sheet passing speed of 1.3, and a holding time of 38 seconds corresponds to a sheet passing speed of 1.6. That is, a high sheet passing speed means a short retention time in the furnace.
テンションアニールにおいて、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板に付与する引張張力は１．０～１０．０ｋｇ／ｍｍ２であるのが好ましく、より好ましくは１．０～８．０ｋｇ／ｍｍ２、さらに好ましくは１．０～５．０ｋｇ／ｍｍ２である。こうすることで、引張強度を維持しつつ、優れたばね特性及び応力緩和特性を有するＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板をより効果的に製造することができる。 In the tension annealing, the tensile tension applied to the Cu-Ni-Sn alloy plate is preferably 1.0 to 10.0 kg/mm 2 , more preferably 1.0 to 8.0 kg/mm 2 , and further preferably 1.0 to 5.0 kg/mm 2. By doing so, it is possible to more effectively manufacture a Cu-Ni-Sn alloy plate having excellent spring characteristics and stress relaxation characteristics while maintaining the tensile strength.
テンションアニールは、不活性ガス雰囲気で行われることが好ましい。不活性ガスとしては、好ましくはアルゴン又は窒素であり、より好ましくは窒素である。こうすることで酸化防止できる。 Tension annealing is preferably performed in an inert gas atmosphere. The inert gas is preferably argon or nitrogen, more preferably nitrogen. This helps prevent oxidation.
また、本発明のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造方法において、テンションアニールを経たＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板にレベラー加工を施すことをさらに含むことが好ましい。このとき、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板に付与する引張張力は２．０～８．０ｋｇ／ｍｍ２であるのが好ましく、より好ましくは５．０～８．０ｋｇ／ｍｍ２、さらに好ましくは７．０～８．０ｋｇ／ｍｍ２である。また、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板に付与する圧力は、材料（Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板）表面にかかる応力が材料の耐力以上となるようにするのが好ましい。こうすることで、テンションアニールを経たＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を、張力及びロール圧下にて所望の形状に矯正加工することができる。 In addition, in the manufacturing method of the Cu-Ni-Sn alloy plate of the present invention, it is preferable to further include performing a leveler process on the Cu-Ni-Sn alloy plate that has undergone tension annealing. At this time, the tensile tension applied to the Cu-Ni-Sn alloy plate is preferably 2.0 to 8.0 kg/mm 2 , more preferably 5.0 to 8.0 kg/mm 2 , and even more preferably 7.0 to 8.0 kg/mm 2. In addition, it is preferable that the pressure applied to the Cu-Ni-Sn alloy plate is such that the stress applied to the surface of the material (Cu-Ni-Sn alloy plate) is equal to or greater than the yield strength of the material. In this way, the Cu-Ni-Sn alloy plate that has undergone tension annealing can be corrected to a desired shape under tension and roll pressure.
本発明を以下の例によってさらに具体的に説明する。 The present invention will be further illustrated by the following examples.
例１
Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を以下の手順により作製し、評価した。
Example 1
A Cu-Ni-Sn alloy plate was prepared by the following procedure and evaluated.
（１）時効処理
ＵＮＳ：Ｃ７２９５０に定められるＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金を、４１０～４５０℃の温度で５時間保持して熱処理することにより、析出物を形成させた。
(1) Aging Treatment A Cu-21Ni-5Sn alloy as specified in UNS:C72950 was heat-treated at a temperature of 410 to 450° C. for 5 hours to form precipitates.
（２）仕上圧延
時効処理したＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金を、０．２～０．０３ｍｍの厚さとなるように、圧延ロールで仕上圧延加工した。圧下率（加工率）は３３～３５％であった。
(2) Finish rolling The aged Cu-21Ni-5Sn alloy was finish-rolled to a thickness of 0.2 to 0.03 mm with a rolling roll. The rolling reduction (working rate) was 33 to 35%.
（３）仕上酸洗
仕上圧延加工したＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金を、化学研磨液として硫酸を用いて化学研磨した。次いで、バフ研磨し、防錆液としてチオライトを塗布した後、３０～５０℃の温度で１５～２０時間乾燥させることにより、仕上酸洗を行った。
(3) Finish pickling The finish-rolled Cu-21Ni-5Sn alloy was chemically polished using sulfuric acid as a chemical polishing solution, then buffed, coated with thiolite as a rust-preventive solution, and dried at a temperature of 30 to 50°C for 15 to 20 hours to perform finish pickling.
（４）テンションアニール
仕上酸洗したＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金の両端をコイルに載せ、不活性ガス雰囲気下で４１０～４５０℃の温度に保持された炉内で、６０秒間保持しつつ（通板速度１．０とする）、コイルを回転させることによりＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金を引き延ばした。このとき１．０～４．０ｋｇ／ｍｍ２の引張張力を付与することにより、テンションアニールを施した。
(4) Tension annealing The Cu-21Ni-5Sn alloy was subjected to finish pickling by placing both ends on a coil and elongating it for 60 seconds (sheet passing speed: 1.0) in a furnace maintained at a temperature of 410 to 450°C under an inert gas atmosphere by rotating the coil. At this time, tension annealing was performed by applying a tensile tension of 1.0 to 4.0 kg/ mm2 .
（５）レベラー加工
テンションアニールを施したＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金に７．０～８．０ｋｇ／ｍｍ２の張力を加えることで、その形状を矯正加工することにより、ばね特性及び応力緩和特性に優れたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を得た。
(5) Leveller Processing By applying a tension of 7.0 to 8.0 kg/ mm2 to the tension-annealed Cu-21Ni-5Sn alloy, the shape of the alloy was corrected to obtain a Cu-Ni-Sn alloy plate having excellent spring properties and stress relaxation properties.
（６）各種評価
得られたＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板に対して以下の評価を行った。
(6) Various Evaluations The following evaluations were carried out on the obtained Cu-Ni-Sn alloy sheets.
＜引張強さ＞
Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の圧延方向及び圧延方向に対する法線方向の引張強さを、ＪＩＳ Ｚ ２２４１－２０１１（金属材料引張試験方法）に準拠してそれぞれ測定した。具体的には、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板に破断するまで制御された張力をかけ、試料の引張強度、降伏点、伸び等の機械的特性を測定した。測定箇所は、テンションアニールを施したときのＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金のコイルと接する側（内側）と接しない側（外側）とした。結果は表１に示されるとおりであった。
<Tensile strength>
The tensile strength of the Cu-Ni-Sn alloy plate in the rolling direction and in the normal direction to the rolling direction was measured in accordance with JIS Z 2241-2011 (Method of tensile testing of metal materials). Specifically, a controlled tension was applied to the Cu-Ni-Sn alloy plate until it broke, and mechanical properties such as tensile strength, yield point, and elongation of the sample were measured. The measurement points were the side (inner side) of the Cu-21Ni-5Sn alloy that was in contact with the coil when tension annealing was performed, and the side (outer side) that was not in contact with the coil. The results were as shown in Table 1.
＜ばね特性＞
Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の圧延方向及び圧延方向に対する法線方向のばね限界値を、ＪＩＳ Ｈ ３１３０：２０１８（合金番号Ｃ７２７０）に準拠し、モーメント式試験により、それぞれ測定した。具体的には、薄板試験片（Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板）の自由端に曲げモーメントを負荷することにより曲げ応力を段階的に増加させ、永久たわみ量が規定値を超えた時の最大曲げ応力の値からばね限界値を測定した。測定箇所は、テンションアニールを施したときのＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ合金のコイルと接する側（内側）と接しない側（外側）とした。結果は表１に示されるとおりであった。
<Spring characteristics>
The spring limit values of the Cu-Ni-Sn alloy plate in the rolling direction and in the normal direction to the rolling direction were measured by a moment type test in accordance with JIS H 3130:2018 (alloy number C7270). Specifically, bending stress was increased stepwise by applying a bending moment to the free end of the thin plate test piece (Cu-Ni-Sn alloy plate), and the spring limit value was measured from the maximum bending stress value when the permanent deflection amount exceeded the specified value. The measurement points were the side (inner side) that contacted the coil of the Cu-21Ni-5Sn alloy when tension annealing was performed and the side (outer side) that did not contact the coil. The results were as shown in Table 1.
＜応力緩和特性＞
Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の応力緩和率（％）を、ＪＩＳ Ｂ ２７１２：２００６に準拠して測定した。具体的には、短冊試験片（Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板）を用い、片持梁又は両端支持における曲げ状態で、短冊試験片の常温又は高温における応力緩和の程度を測定した。時間の経過とともに増加する永久ひずみを、所定の時間経過時及び常温下での、試験片の自由端における所定位置でのたわみ変位として測定した。そして、初期応力及び初期ひずみからの緩和応力を算出した。結果は図１に示されるとおりであった。
<Stress relaxation properties>
The stress relaxation rate (%) of the Cu-Ni-Sn alloy plate was measured in accordance with JIS B 2712:2006. Specifically, a rectangular test piece (Cu-Ni-Sn alloy plate) was used, and the degree of stress relaxation of the rectangular test piece at room temperature or high temperature was measured in a bent state in a cantilever beam or in a bent state in which both ends were supported. The permanent strain that increases with time was measured as the deflection displacement at a predetermined position on the free end of the test piece after a predetermined time has elapsed and at room temperature. Then, the initial stress and the relaxation stress from the initial strain were calculated. The results were as shown in FIG. 1.
例２
上記（４）のテンションアニールにおいて、炉内での保持時間を４６秒（通板速度１．３）としたこと以外は、例１と同様にしてＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の作製及び評価を行った。結果は表１及び２並びに図１に示されるとおりであった。
Example 2
In the tension annealing in the above (4), except that the holding time in the furnace was 46 seconds (sheet passing speed 1.3), the Cu-Ni-Sn alloy sheet was produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2 and FIG.
例３
上記（４）のテンションアニールにおいて、炉内での保持時間を３８秒（通板速度１．６）としたこと以外は、例１と同様にしてＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の作製及び評価を行った。結果は表１及び２並びに図１に示されるとおりであった。
Example 3
In the tension annealing in the above (4), except that the holding time in the furnace was 38 seconds (sheet passing speed 1.6), the Cu-Ni-Sn alloy sheet was produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2 and FIG.
例４（比較）
上記（４）のテンションアニール及び上記（５）のレベラー加工を行わなかったこと以外は、例１と同様にしてＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の作製及び評価を行った。結果は表１及び２並びに図１に示されるとおりであった。
Example 4 (Comparison)
Except for not carrying out the tension annealing in the above (4) and the leveller processing in the above (5), the Cu-Ni-Sn alloy plate was produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2 and FIG.
表１に示される結果から、テンションアニールを施したＣｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ組成のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板は引張強さをある程度維持していることが分かる。そして、表２及び図１に示される結果から、テンションアニールを施すことにより、Ｃｕ－２１Ｎｉ－５Ｓｎ組成のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板のばね特性及び応力緩和特性が向上することが分かる。 The results shown in Table 1 show that the tension annealed Cu-Ni-Sn alloy sheet with a Cu-21Ni-5Sn composition maintains a certain degree of tensile strength. And the results shown in Table 2 and Figure 1 show that tension annealing improves the spring properties and stress relaxation properties of the Cu-Ni-Sn alloy sheet with a Cu-21Ni-5Sn composition.
例５
上記（１）の時効処理において、Ｃｕ－９Ｎｉ－６Ｓｎ合金（Ｎｉを８～１０重量％、Ｓｎを５～７重量％含み、残部がＣｕ及び不可避不純物）を用いたこと以外は、例１と同様にしてＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の作製及び評価を行った。結果は表３及び４並びに図２に示されるとおりであった。
Example 5
In the aging treatment of (1) above, except that a Cu-9Ni-6Sn alloy (containing 8 to 10 wt% Ni, 5 to 7 wt% Sn, with the balance being Cu and unavoidable impurities) was used, a Cu-Ni-Sn alloy sheet was produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 3 and 4 and FIG.
例６
上記（４）のテンションアニールにおいて、炉内での保持時間を４６秒（通板速度１．３）としたこと以外は、例５と同様にしてＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の作製及び評価を行った。結果は表３及び４並びに図２に示されるとおりであった。
Example 6
In the tension annealing in the above (4), except that the holding time in the furnace was 46 seconds (sheet passing speed 1.3), the Cu-Ni-Sn alloy sheet was produced and evaluated in the same manner as in Example 5. The results are shown in Tables 3 and 4 and FIG.
例７
上記（４）のテンションアニールにおいて、炉内での保持時間を３８秒（通板速度１．６）としたこと以外は、例５と同様にしてＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の作製及び評価を行った。結果は表３及び４並びに図２に示されるとおりであった。
Example 7
In the tension annealing in the above (4), except that the holding time in the furnace was 38 seconds (sheet passing speed 1.6), the Cu-Ni-Sn alloy sheet was produced and evaluated in the same manner as in Example 5. The results are shown in Tables 3 and 4 and FIG.
例８（比較）
上記（４）のテンションアニール及び上記（５）のレベラー加工を行わなかったこと以外は、例５と同様にしてＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の作製及び評価を行った。結果は表３及び４並びに図２に示されるとおりであった。
Example 8 (Comparative)
Except for not carrying out the tension annealing in (4) above and the leveller processing in (5) above, the Cu-Ni-Sn alloy plate was produced and evaluated in the same manner as in Example 5. The results are shown in Tables 3 and 4 and FIG.
表３に示される結果から、テンションアニールを施したＣｕ－９Ｎｉ－６Ｓｎ組成のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板は引張強さをある程度維持していることが分かる。そして、表４及び図２に示される結果から、テンションアニールを施すことにより、Ｃｕ－９Ｎｉ－６Ｓｎ組成のＣｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板のばね特性及び応力緩和特性が向上することが分かる。 The results shown in Table 3 show that the tension annealed Cu-Ni-Sn alloy sheet with a Cu-9Ni-6Sn composition maintains a certain degree of tensile strength. And the results shown in Table 4 and Figure 2 show that tension annealing improves the spring properties and stress relaxation properties of the Cu-Ni-Sn alloy sheet with a Cu-9Ni-6Sn composition.
Claims (3)
前記テンションアニールが、４１０～４５０℃の温度に保持された炉内において、不活性ガス雰囲気中で、前記Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板に１．０～１０．０ｋｇ／ｍｍ ２ の引張張力を付与しながら、前記Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板を３７～６０秒間保持することにより行われる、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ合金板の製造方法。 The method includes subjecting a Cu-Ni -Sn alloy plate, which is any one selected from a Cu-9Ni-6Sn alloy, a Cu-15Ni-8Sn alloy, and a Cu-21Ni-5Sn alloy, to tension annealing after aging treatment, finish rolling, and finish pickling ;
The tension annealing is performed in a furnace maintained at a temperature of 410 to 450°C in an inert gas atmosphere by applying a tensile tension of 1.0 to 10.0 kg/mm2 to the Cu-Ni-Sn alloy plate and holding the Cu-Ni-Sn alloy plate for 37 to 60 seconds .
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