JPH0261016A - 高強度導電用銅合金 - Google Patents
高強度導電用銅合金Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は高強度および高導電率を有する銅合金に係り、
特に電子機器のコネクタ、ソケット、スイッチ、リレー
等の接点部品用ばね素材として好適な高強度導電用銅合
金に関する。
特に電子機器のコネクタ、ソケット、スイッチ、リレー
等の接点部品用ばね素材として好適な高強度導電用銅合
金に関する。
（従来の技術）
銅（Ｃｕ）は銀（Ａｇ）に次いで導電率が高く、電子ａ
器の導体などに最も多く使用されているが、設計の高度
化に伴い、純鋼材料よりも常温あるいは高温度における
強さの大きい材料が要求され、種々の銅合金が用いられ
ている。銅に合金元素を添加すると導電率が低下するた
め、その低下の度合いが小さく、他の性質を改善する合
金元素が選択される。
器の導体などに最も多く使用されているが、設計の高度
化に伴い、純鋼材料よりも常温あるいは高温度における
強さの大きい材料が要求され、種々の銅合金が用いられ
ている。銅に合金元素を添加すると導電率が低下するた
め、その低下の度合いが小さく、他の性質を改善する合
金元素が選択される。
電子機器のコネクタ、スイッチ等の電気接点部品に使用
されるばね素材には、良好な曲げ成形特性、高温度使用
環境における耐熱性、高頻度の繰り返し動作に耐える高
強度特性等が要求される。
されるばね素材には、良好な曲げ成形特性、高温度使用
環境における耐熱性、高頻度の繰り返し動作に耐える高
強度特性等が要求される。
従来この種のばね素材としては、リン青銅や、ベリリウ
ム銅が一般的に採用されている。ベリリウム銅は、ばね
限界値Ｋｂが１２０幻／−１縦弾性係数Ｆが１２５００
Ｋｇ／−と極めて機械的な強度特性に優れている。また
７ｉ−Ｃｕ合金も１００に９／−前後のばね限界値を備
える。
ム銅が一般的に採用されている。ベリリウム銅は、ばね
限界値Ｋｂが１２０幻／−１縦弾性係数Ｆが１２５００
Ｋｇ／−と極めて機械的な強度特性に優れている。また
７ｉ−Ｃｕ合金も１００に９／−前後のばね限界値を備
える。
（発明が解決しようとする課題）
リン青銅は安価であるが、ばね限界値Ｋｂが６０Ｋｇ／
ＩｖＡと小さく、また疲労強度において難点がある。
ＩｖＡと小さく、また疲労強度において難点がある。
一方ベリリウム銅は高導電率を有し、かつ優れた強度特
性を発揮する好適な材料といえるが、１５０℃以上の使
用環境に耐えない上にベリリウム（Ｂｅ）自体が希少で
高値な原料であり、さらにベリリウムは製造工程におい
て人体に有害な酸化物等を発生させるため、防毒設備を
含めた製造設備が複雑化し、工程管理、友全管理が煩雑
となる上に製造原価が高麗する欠点がある。
性を発揮する好適な材料といえるが、１５０℃以上の使
用環境に耐えない上にベリリウム（Ｂｅ）自体が希少で
高値な原料であり、さらにベリリウムは製造工程におい
て人体に有害な酸化物等を発生させるため、防毒設備を
含めた製造設備が複雑化し、工程管理、友全管理が煩雑
となる上に製造原価が高麗する欠点がある。
そのため３ｅを含有せずに毒性の少ない銅合金を安価に
提供するための研究が進められでいる。
提供するための研究が進められでいる。
例えばベリリウム銅と同等の高いばね性を有する銅合金
とじＴＮ ＋−３ｎ−Ｃｕ合金やｌ−ｉ −ＣＩＪ系合
金などが開発されているが、いずれｂばね限界値以上の
表面応力にお（プる永久歪の発生量がベリリウム銅と比
較してはるかに増大するなど他の特性において満足でき
る値が未だ得られていない。
とじＴＮ ＋−３ｎ−Ｃｕ合金やｌ−ｉ −ＣＩＪ系合
金などが開発されているが、いずれｂばね限界値以上の
表面応力にお（プる永久歪の発生量がベリリウム銅と比
較してはるかに増大するなど他の特性において満足でき
る値が未だ得られていない。
本発明は上記の問題点を解消するためになされたもので
あり、毒性を有するＢｅを使用せずに安価にＦＪ造する
ことが可能であり、従来のベリリウム銅と同等か、もし
くはそれ以上のばね性および３！＃電性を有する高強度
導電用銅合金を提供することを目的とする。
あり、毒性を有するＢｅを使用せずに安価にＦＪ造する
ことが可能であり、従来のベリリウム銅と同等か、もし
くはそれ以上のばね性および３！＃電性を有する高強度
導電用銅合金を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段と作用）
本願発明者等は、上記目的を達成づるために、種々の組
成の合金材料を調製し、処理方法を多様に試行し１７ら
れた銅合金の特性値を計測したところ、ｌｆｆ１パーセ
ントでニッケル５〜２０％、アルミニウム０．１〜６％
、マンガン０．０１〜６％、クロム０．０１〜５％、ジ
ルコニウム０．０１〜５％、残部鋼から成る合金を形成
したときに、従来のベリリウム銅等の汎用銅合金と比較
して、ばね限界値Ｋｂおよび導電率等の特性値が岡れた
銅合金を得た知見に基づいて本発明はなされたｂのであ
る。
成の合金材料を調製し、処理方法を多様に試行し１７ら
れた銅合金の特性値を計測したところ、ｌｆｆ１パーセ
ントでニッケル５〜２０％、アルミニウム０．１〜６％
、マンガン０．０１〜６％、クロム０．０１〜５％、ジ
ルコニウム０．０１〜５％、残部鋼から成る合金を形成
したときに、従来のベリリウム銅等の汎用銅合金と比較
して、ばね限界値Ｋｂおよび導電率等の特性値が岡れた
銅合金を得た知見に基づいて本発明はなされたｂのであ
る。
以下本発明に係る銅合金の含有成分が銅合金の特性値に
与える作用および製造方法にＪ３ける条件の限定理由に
ついて述べる。
与える作用および製造方法にＪ３ける条件の限定理由に
ついて述べる。
ニッケル（Ｎｉ）は、合金の強度を増し、縦弾性係数Ｅ
を増大さ「で、ばね強さを向上させるために必要な元素
であり、その含有量が５％未満であると充分なばね強さ
が得られず、また２０％を超えると曲げ成形性が低下す
るとともに縦弾性係数が増大し、ばね圧のばらつきが生
じる。そのためＮｉ含有量は５〜２０％の範囲に設定さ
れるが、望ましくは７〜１５％が良い。
を増大さ「で、ばね強さを向上させるために必要な元素
であり、その含有量が５％未満であると充分なばね強さ
が得られず、また２０％を超えると曲げ成形性が低下す
るとともに縦弾性係数が増大し、ばね圧のばらつきが生
じる。そのためＮｉ含有量は５〜２０％の範囲に設定さ
れるが、望ましくは７〜１５％が良い。
アルミニウム（Ａｎは銅合金に高温時の耐酸化性を与え
るとともに、Ｎｉとの化合威を形成し、Ｎ ｉ３ Ａ１
などの析出物を生じ、銅合金の硬さを高める作用がある
。またアルミニウム（Ａｉ）の添加は銅合金の縦弾性係
＠Ｅを低下させるため、Ｎ１と組合ゼて含有量を調整す
ることにより所望の縦弾性係数Ｆを得ることができる。
るとともに、Ｎｉとの化合威を形成し、Ｎ ｉ３ Ａ１
などの析出物を生じ、銅合金の硬さを高める作用がある
。またアルミニウム（Ａｉ）の添加は銅合金の縦弾性係
＠Ｅを低下させるため、Ｎ１と組合ゼて含有量を調整す
ることにより所望の縦弾性係数Ｆを得ることができる。
ＡＡの含有量が０．１％未満では析出物による硬化が少
なくばね強度の向上が少なく、一方６％を超える場合は
はんだ付性が低下し、部品加工における適性が失われる
ため、０．１〜６％の範囲に設定されるが、望ましくは
１〜４％が良い。
なくばね強度の向上が少なく、一方６％を超える場合は
はんだ付性が低下し、部品加工における適性が失われる
ため、０．１〜６％の範囲に設定されるが、望ましくは
１〜４％が良い。
マンガン（Ｍｎ）は、合金材のしｌυ性、引張強度等の
ばね強ざを安定的に確保するために必要な元素であり、
その含有量が０．０１％未満であると、従来の３ｅ−Ｃ
ｕ合金と同等のばね強ざが１９られず、また６％を超え
ると導電性が低下するため、０．０１〜６％の範囲に設
定される。なお良々Ｙな強度および導電性を確保するた
めには、０゜１〜２％に設定することが望ましい。
ばね強ざを安定的に確保するために必要な元素であり、
その含有量が０．０１％未満であると、従来の３ｅ−Ｃ
ｕ合金と同等のばね強ざが１９られず、また６％を超え
ると導電性が低下するため、０．０１〜６％の範囲に設
定される。なお良々Ｙな強度および導電性を確保するた
めには、０゜１〜２％に設定することが望ましい。
クロム（Ｃｒ）およびジルコニウム（Ｚｒ）はともに合
金素地中に析出し、析出硬化によるばね強さを向上させ
る元素である。特にこのいずれかの元素を単独に２倍量
添加するよりも、両元素を適量ずつ組み合わせて添加す
る場合にばね強さの向上が顕著となる。各含有けが０．
０１％未満の場合は析出硬化が少なく、ばね強さの確保
が困難である一方、５％を超える場合は、硬度が過度に
上昇し加工性が悪化するため、各含有量は０．０１〜５
％に設定される。ざらに良好な強度および加工性を併有
するためには０．１〜２％が望ましい。
金素地中に析出し、析出硬化によるばね強さを向上させ
る元素である。特にこのいずれかの元素を単独に２倍量
添加するよりも、両元素を適量ずつ組み合わせて添加す
る場合にばね強さの向上が顕著となる。各含有けが０．
０１％未満の場合は析出硬化が少なく、ばね強さの確保
が困難である一方、５％を超える場合は、硬度が過度に
上昇し加工性が悪化するため、各含有量は０．０１〜５
％に設定される。ざらに良好な強度および加工性を併有
するためには０．１〜２％が望ましい。
なおＮｉ、 Ｍｎ、 Ｃｒの含有量を相対的に低減し、
Ｚｒを添加することにより導電性を向上させることがで
きる。
Ｚｒを添加することにより導電性を向上させることがで
きる。
次に本発明に係る高強度導電用銅合金の製造方法につい
て説明する。
て説明する。
溶体化処理は、合金成分を均質化しさらに成形性を改良
し、またその後の時効硬化処理で均質なばね強さを付与
するための熱処理であり、少な（とも６００℃以上の処
理温度が必要である。
し、またその後の時効硬化処理で均質なばね強さを付与
するための熱処理であり、少な（とも６００℃以上の処
理温度が必要である。
しかし処理温度をより高く設定しても、その効果が微増
にとどまり、却って結晶粒の粗大化を１ａくことから一
般に１０００℃以下の温度に設定されるが、望ましくは
８００〜９５０℃の範囲が良い。
にとどまり、却って結晶粒の粗大化を１ａくことから一
般に１０００℃以下の温度に設定されるが、望ましくは
８００〜９５０℃の範囲が良い。
次に行なう冷間加工も合金特性に与える影響が大きい。
この冷間加工は本発明に係る高強度導電用鋼合金によっ
てばね部品を製造する際の成形加工性と時効硬化処理を
施した後の機械特性に大きな影響を及ぼす。
てばね部品を製造する際の成形加工性と時効硬化処理を
施した後の機械特性に大きな影響を及ぼす。
すなわち、冷間加工率が小さい場合には、ばね部品の成
形が容易であるが、時効硬化処理後の機械的特性が低下
する。また冷間加工率が大きくなると、機械的特性が向
上するもののばね部品成形時に曲げ加工部分に割れが発
生しやすくなる。
形が容易であるが、時効硬化処理後の機械的特性が低下
する。また冷間加工率が大きくなると、機械的特性が向
上するもののばね部品成形時に曲げ加工部分に割れが発
生しやすくなる。
このことから、本合金に対しても、適当な冷間加工を行
なった後、時効硬化処理を施した方が最適なばね部品を
得られ易く、そのための加工度は少なくとも５％以上８
０％以下に設定される。
なった後、時効硬化処理を施した方が最適なばね部品を
得られ易く、そのための加工度は少なくとも５％以上８
０％以下に設定される。
次に時効硬化処理は、溶体化処理によって得られた過飽
和固溶体を加熱し、金属間化合物などを析出せしめるこ
とにより硬化さけ、銅合金のばね強さを付与するための
熱処理であり、処理温度は２５０〜５５０℃の範囲に設
定される。
和固溶体を加熱し、金属間化合物などを析出せしめるこ
とにより硬化さけ、銅合金のばね強さを付与するための
熱処理であり、処理温度は２５０〜５５０℃の範囲に設
定される。
また時効処理時間は上記処理温度範囲においては、０．
１〜１０時間に設定することにより、微細に分散された
結晶粒が合金素地中に連続的に析出し、良好な機械的特
性を有する銅合金が得られる。
１〜１０時間に設定することにより、微細に分散された
結晶粒が合金素地中に連続的に析出し、良好な機械的特
性を有する銅合金が得られる。
本発明に係る高強度導電用鋼合金によれば、高価で毒性
を有するベリリウムを使用せずにベリリウム銅合金と同
等以上の強度特性および導電性を有する銅合金を経済的
に製造することができる。
を有するベリリウムを使用せずにベリリウム銅合金と同
等以上の強度特性および導電性を有する銅合金を経済的
に製造することができる。
（実施例）
次に本発明に係る高強度導電用銅合金の特性について以
下の実施例を参照して、より具体的に説明づる。
下の実施例を参照して、より具体的に説明づる。
第１表の左欄に示ず実施例１〜実施例１０に示す成分で
調合された金属原料を高周波誘導炉において溶解後鋳造
し、得られた鋳塊を温度９００℃で熱間鍛造し、さらに
９００℃で熱間圧延処理を行なった。さらに第１表中欄
に示す製造方法によって溶体化処理後、冷間加工によっ
て所定加工率の板材を形成し、得られた板材より試験片
を切り出し、時効硬化処理を行なった後に、各試験片に
ついてばね限界値Ｋｂ、ｔ！１弾性係数Ｅおよび導電率
を測定した。なお導電率は、国際標準軟鋼の電気伝導率
を１００％とし、各試験片の相対的な値（％ＩＡＣ８）
として計算した。
調合された金属原料を高周波誘導炉において溶解後鋳造
し、得られた鋳塊を温度９００℃で熱間鍛造し、さらに
９００℃で熱間圧延処理を行なった。さらに第１表中欄
に示す製造方法によって溶体化処理後、冷間加工によっ
て所定加工率の板材を形成し、得られた板材より試験片
を切り出し、時効硬化処理を行なった後に、各試験片に
ついてばね限界値Ｋｂ、ｔ！１弾性係数Ｅおよび導電率
を測定した。なお導電率は、国際標準軟鋼の電気伝導率
を１００％とし、各試験片の相対的な値（％ＩＡＣ８）
として計算した。
また従来から市販されている銅合金との特性値を比較す
るために、比較例１１〜比較例１３として、市販のＢｅ
−Ｃｕ合金、リン青銅、Ｔｉ−Ｃｕ合金についても測定
し、第１表下欄に示す測定値を１ｑだ。
るために、比較例１１〜比較例１３として、市販のＢｅ
−Ｃｕ合金、リン青銅、Ｔｉ−Ｃｕ合金についても測定
し、第１表下欄に示す測定値を１ｑだ。
第１表に示す結果から理解されるように本発明に係る高
強度導電用銅合金は、従来のベリリウム洞、リン青銅、
Ｔ １−Ｃｕ合金と比較すると、導電率、ばね限界値Ｋ
ｂおよび縦弾性係＠Ｅ等において同等もしくは同等以上
の優れたばね性を発揮することが確認された。
強度導電用銅合金は、従来のベリリウム洞、リン青銅、
Ｔ １−Ｃｕ合金と比較すると、導電率、ばね限界値Ｋ
ｂおよび縦弾性係＠Ｅ等において同等もしくは同等以上
の優れたばね性を発揮することが確認された。
以上説明の通り本発明に係る高強度導電用銅合金によれ
ば、高価で毒性を右するベリリウムを使用せずに、ベリ
リウム鋼、リン青銅など従来の銅合金と同等以上の強度
特性を有する銅合金を安価に提供することができる。
ば、高価で毒性を右するベリリウムを使用せずに、ベリ
リウム鋼、リン青銅など従来の銅合金と同等以上の強度
特性を有する銅合金を安価に提供することができる。
本発明に係る銅合金は、特にばねとしての性質が非常に
優れており、耐疲れ性や耐食性も優れているため、マイ
クロスイッチや計器、電子機器の計器、コネクタ、ソケ
ットなどの高級ばね材料として広く適用することができ
る。
優れており、耐疲れ性や耐食性も優れているため、マイ
クロスイッチや計器、電子機器の計器、コネクタ、ソケ
ットなどの高級ばね材料として広く適用することができ
る。
Claims (1)
- 重量パーセントでニッケル５〜２０％、アルミニウム０
．１〜６％、マンガン０．０１〜６％、クロム０．０１
〜５％、ジルコニウム０．０１〜５％含有し、残部が実
質的に銅から成ることを特徴とする高強度導電用銅合金
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20949588A JPH0261016A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 高強度導電用銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20949588A JPH0261016A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 高強度導電用銅合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0261016A true JPH0261016A (ja) | 1990-03-01 |
Family
ID=16573756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20949588A Pending JPH0261016A (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 高強度導電用銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0261016A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100910179B1 (ko) * | 2007-05-02 | 2009-07-30 | 주식회사 풍산 | 전기전도도가 제어된 백색주화용 동합금 및 그 제조방법 |
-
1988
- 1988-08-25 JP JP20949588A patent/JPH0261016A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100910179B1 (ko) * | 2007-05-02 | 2009-07-30 | 주식회사 풍산 | 전기전도도가 제어된 백색주화용 동합금 및 그 제조방법 |
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