JPH0331437A - 耐熱性と耐摩耗性に優れた摺動通電用銅合金とその製造方法 - Google Patents
耐熱性と耐摩耗性に優れた摺動通電用銅合金とその製造方法Info
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- JPH0331437A JPH0331437A JP16484189A JP16484189A JPH0331437A JP H0331437 A JPH0331437 A JP H0331437A JP 16484189 A JP16484189 A JP 16484189A JP 16484189 A JP16484189 A JP 16484189A JP H0331437 A JPH0331437 A JP H0331437A
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Landscapes
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は配器材の接点部、コネクターの接点端子部、コ
ンミテータ−などの摺動通電部材として使用される銅合
金に関するものである。
ンミテータ−などの摺動通電部材として使用される銅合
金に関するものである。
従来摺動通電部材としては導電性の良好な無酸素銅、タ
フピッチ銅及びＡｇ人銅等が使用されている。
フピッチ銅及びＡｇ人銅等が使用されている。
しかしながら近年の省エネルギ一対策の一環として電気
接点部、端子、及びコネクター等における摺動通電部に
おいても小型軽量化高性能化が要求されて来ている。
接点部、端子、及びコネクター等における摺動通電部に
おいても小型軽量化高性能化が要求されて来ている。
高性能化に伴い接触回数又は摺動回数の増加、通電電流
の増加及び摺動時の接触圧力の増加等使用条件は増々苛
酷になる一方であり、またモータ−等ではブラシ側の耐
摩耗化が進み従来材料である無酸素銅、タフピッチ銅或
いはＡｇ入銅ではその耐熱性、耐摩耗性においては対応
しきれなくなって来ている。従って摺動通電部材として
は導電性を損なうことなく耐熱性と耐摩耗性に優れた材
料の開発が要求されている。
の増加及び摺動時の接触圧力の増加等使用条件は増々苛
酷になる一方であり、またモータ−等ではブラシ側の耐
摩耗化が進み従来材料である無酸素銅、タフピッチ銅或
いはＡｇ入銅ではその耐熱性、耐摩耗性においては対応
しきれなくなって来ている。従って摺動通電部材として
は導電性を損なうことなく耐熱性と耐摩耗性に優れた材
料の開発が要求されている。
〔課題を解決するための手段］
本発明はこのような状況に鑑み鋭意研究の結果なされた
ものでその第１発明はＣｕにＺｒ、Ａｇ、Ｃｒ ｓ Ｆ
ｅ １Ｓ ｌ、Ａｎ！、Ｂ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｉｎ。
ものでその第１発明はＣｕにＺｒ、Ａｇ、Ｃｒ ｓ Ｆ
ｅ １Ｓ ｌ、Ａｎ！、Ｂ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｉｎ。
Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓｂ、５ｎＳＴｅ。
Ｔ１５Ｚｎの中の１種又は２種以上を合計で０．０５〜
７ｓｉｔ％添加し、かつ該添加元素の過飽和固溶体から
の析出物の粒子径を １０００Å以下、粒子間隔を１０〜１００人としたこと
を特徴とする耐熱性と耐摩耗性に優れた摺動通電用鋼合
金であり、その第２発明はＣｕにＺｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｓ ｔＳＡｊ！、Ｂ、Ｃａ。
７ｓｉｔ％添加し、かつ該添加元素の過飽和固溶体から
の析出物の粒子径を １０００Å以下、粒子間隔を１０〜１００人としたこと
を特徴とする耐熱性と耐摩耗性に優れた摺動通電用鋼合
金であり、その第２発明はＣｕにＺｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｓ ｔＳＡｊ！、Ｂ、Ｃａ。
Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎ１５Ｐ、Ｐｂ、Ｓｂ。
Ｓｎ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｚｎの中の１種または２種以上を０
．０５〜７ｗｔ％添加した鋳塊を８００°Ｃ〜９７０°
Ｃに３０分以上保持しその後急冷して溶体化処理し、そ
の後熱間及び／又は冷間加工して加工歪を加えた後３０
０℃〜６５０℃で３０分以上保持して時効処理を施すこ
とにより析出物の粒子径を１０００Å以下、粒子間隔を
１０〜１００人とすることを特徴とする耐熱性と耐摩耗
性に優れた摺動通電用銅合金の製造方法である。
．０５〜７ｗｔ％添加した鋳塊を８００°Ｃ〜９７０°
Ｃに３０分以上保持しその後急冷して溶体化処理し、そ
の後熱間及び／又は冷間加工して加工歪を加えた後３０
０℃〜６５０℃で３０分以上保持して時効処理を施すこ
とにより析出物の粒子径を１０００Å以下、粒子間隔を
１０〜１００人とすることを特徴とする耐熱性と耐摩耗
性に優れた摺動通電用銅合金の製造方法である。
上記添加元素の過飽和同容体からの析出物とはＣｕ、Ｚ
ｒｙ、Ｃｕ、Ｐ、、Ｃｕ、Ｔｉｙ、Ｃｕ、ＺｒｙＡｇｌ
等の金属間化合物やＺｒ、Ｐ、、Ｃｒ、Ｐ、、ＮｉつＰ
９、Ｓｎ、Ｐ、等のリン化物である０本発明においては
これらの金属間化合物やリン化物の微細な粒子を均一に
Ｃｕ又はＣｕ合合金マトリックス中分散させると摺動通
電部材として重要な導電率を大巾に低下させることなく
その耐熱性や耐摩耗性を大巾に向上させることができる
ことを見出したものである。
ｒｙ、Ｃｕ、Ｐ、、Ｃｕ、Ｔｉｙ、Ｃｕ、ＺｒｙＡｇｌ
等の金属間化合物やＺｒ、Ｐ、、Ｃｒ、Ｐ、、ＮｉつＰ
９、Ｓｎ、Ｐ、等のリン化物である０本発明においては
これらの金属間化合物やリン化物の微細な粒子を均一に
Ｃｕ又はＣｕ合合金マトリックス中分散させると摺動通
電部材として重要な導電率を大巾に低下させることなく
その耐熱性や耐摩耗性を大巾に向上させることができる
ことを見出したものである。
しかしてＺｒ、、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓ ｒ、Ａｌ２、
ＢＳ Ｃａｌ Ｃｏｓ Ｉ’ｎＳ Ｍｇ−、ＭｎＳ
Ｎ ｉｓ Ｐ％Ｐｂ、Ｓｂｓ Ｓｎ、Ｔｅ５Ｔｉ、Ｚ
ｎの中の１種又は２種以上の合計添加量をＯ，ＯＳ〜７
ｗｔ％と限定したのは０．０５ｗｔ％未満では耐熱性、
耐摩耗性の改善効果が少なく、摺動通電部材として要求
される高導電性、高耐熱性、高耐摩耗性という特性が得
られず、また７ｗｔ％を超えると耐熱性および耐摩耗性
は向上するが導電率が大巾に低下してしまうのと、電気
抵抗の増大によって通電時に発熱を生じ、部材の軟化を
招き耐摩耗性が低下してしまうためである。
ＢＳ Ｃａｌ Ｃｏｓ Ｉ’ｎＳ Ｍｇ−、ＭｎＳ
Ｎ ｉｓ Ｐ％Ｐｂ、Ｓｂｓ Ｓｎ、Ｔｅ５Ｔｉ、Ｚ
ｎの中の１種又は２種以上の合計添加量をＯ，ＯＳ〜７
ｗｔ％と限定したのは０．０５ｗｔ％未満では耐熱性、
耐摩耗性の改善効果が少なく、摺動通電部材として要求
される高導電性、高耐熱性、高耐摩耗性という特性が得
られず、また７ｗｔ％を超えると耐熱性および耐摩耗性
は向上するが導電率が大巾に低下してしまうのと、電気
抵抗の増大によって通電時に発熱を生じ、部材の軟化を
招き耐摩耗性が低下してしまうためである。
析出物の粒子径を１０００Å以下と限定したのは１００
０人を超えると耐熱性及び耐摩耗性の改善効果が少なく
、粒子間隔を１０〜１００人と限定したのは１０人未満
でも１００人を超えても耐熱性の改善効果が、少ないた
めである。尚析出粒子の大きさ及び粒子間隔が限定範囲
内のものと限定範囲外のものとが混在した場合は、導電
性、耐熱性更には耐摩耗性の性能がバラライてしまい、
工業的な製品価値が失われてしまう。
０人を超えると耐熱性及び耐摩耗性の改善効果が少なく
、粒子間隔を１０〜１００人と限定したのは１０人未満
でも１００人を超えても耐熱性の改善効果が、少ないた
めである。尚析出粒子の大きさ及び粒子間隔が限定範囲
内のものと限定範囲外のものとが混在した場合は、導電
性、耐熱性更には耐摩耗性の性能がバラライてしまい、
工業的な製品価値が失われてしまう。
このような摺動通電用銅合金の製造方法において、溶体
化処理の温度を８００〜９７０°Ｃと限定したのは８０
０℃未満の温度では添加元素の飽和が充分でなく、９７
０℃を超える温度では局部的溶解が生じてしまうためで
ある。また３０分以上と時間を限定したのは３０分未満
の時間では充分な均熱均質化が行われず、偏析を生じる
ためである。
化処理の温度を８００〜９７０°Ｃと限定したのは８０
０℃未満の温度では添加元素の飽和が充分でなく、９７
０℃を超える温度では局部的溶解が生じてしまうためで
ある。また３０分以上と時間を限定したのは３０分未満
の時間では充分な均熱均質化が行われず、偏析を生じる
ためである。
更に時効処理において、温度を３００〜６５０°Ｃと限
定したのは３００℃未満の温度では析出粒子の大きさ、
粒子間距離、更には均一な分散が充分でなく、６５０℃
を超える温度では析出粒子が大きくなりすぎ、導電率の
大巾な低下を招き、また耐熱性、耐摩耗性の改善効果を
減少させてしまうからである。また時効時間を３０分以
上と限定したのは３０分未満では充分な均熱均質化が行
えず、析出粒子の均一な分散が得られないからである。
定したのは３００℃未満の温度では析出粒子の大きさ、
粒子間距離、更には均一な分散が充分でなく、６５０℃
を超える温度では析出粒子が大きくなりすぎ、導電率の
大巾な低下を招き、また耐熱性、耐摩耗性の改善効果を
減少させてしまうからである。また時効時間を３０分以
上と限定したのは３０分未満では充分な均熱均質化が行
えず、析出粒子の均一な分散が得られないからである。
高周波溶解炉にて電気銅を溶解し、場面を木炭粉末で被
覆した状態で、Ａｇ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｎ！
、Ｂ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｚｎの単体もしくは、銅母合
金を添加し熔解し然る後、この溶湯を鋳造して第１表に
示す組成の鋳塊を作った。
覆した状態で、Ａｇ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｎ！
、Ｂ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｚｎの単体もしくは、銅母合
金を添加し熔解し然る後、この溶湯を鋳造して第１表に
示す組成の鋳塊を作った。
鋳塊は２５’ Ｘ１５０’ Ｘ２５０Ｊ （■）のも
のと２５’ ｘ２５−ｘ２５０’ （■）の２種類作
製した０次に鋳塊表面を一面当り２閣面削して次の工程
により試験片を作製した。
のと２５’ ｘ２５−ｘ２５０’ （■）の２種類作
製した０次に鋳塊表面を一面当り２閣面削して次の工程
により試験片を作製した。
（１） ２５’ｘ１５０”ｘ２５０’ （ｍｓ）鋳塊
・・・摩耗試験用鋳塊→面削→熱間圧延（１５’）→溶
体化処理有・無材→冷間圧延（７，５’）→時効処理の
有・無材→冷間圧延（５，０’）→摩耗試験用試験片に
加工（２）２５’ｘ２５’ｘ２５０’ （−一）鋳塊・
・・耐熱性、導電率測定用 作製工程は摩耗試験用試験片と同一とした。導電率の測
定はＪＩＳＨＯ５０５に準拠し行った。
・・・摩耗試験用鋳塊→面削→熱間圧延（１５’）→溶
体化処理有・無材→冷間圧延（７，５’）→時効処理の
有・無材→冷間圧延（５，０’）→摩耗試験用試験片に
加工（２）２５’ｘ２５’ｘ２５０’ （−一）鋳塊・
・・耐熱性、導電率測定用 作製工程は摩耗試験用試験片と同一とした。導電率の測
定はＪＩＳＨＯ５０５に準拠し行った。
耐熱性については半軟化温度を尺度とし、その測定方法
は試料を１００℃〜８００℃迄５０°Ｃ間隔で３０分加
熱焼鈍（Ａｒ雰囲気）を行い、その後引張試験を行い加
熱前の引張強さ（ＡＩ）、加熱後完全軟化後の引張強さ
（Ａｔ）としたとき求め耐熱性（”Ｃ）として表示した
。
は試料を１００℃〜８００℃迄５０°Ｃ間隔で３０分加
熱焼鈍（Ａｒ雰囲気）を行い、その後引張試験を行い加
熱前の引張強さ（ＡＩ）、加熱後完全軟化後の引張強さ
（Ａｔ）としたとき求め耐熱性（”Ｃ）として表示した
。
（１）における耐摩耗性の評価としては、摩耗減量にて
行った。摩耗減量は、内径＝９０閣φ、外径＝１００ｗ
φ、巾−７閣、のリング状の試料を作り、第１図の構造
をもつ試験機にかけ 摩耗減量−試験前のリング試料の重量 −５万回回転試験後のリング状試料の重量として求めた
。尚、このときのリング状試料（１）と摩耗固定片（２
）の押付圧力は、２．５ｋｇであった。又、摩耗固定片
Ｃ）としてはＣｕ：６０％、Ｃ：３５％、Ｐｂ５％なる
組成の焼結材を用いた。
行った。摩耗減量は、内径＝９０閣φ、外径＝１００ｗ
φ、巾−７閣、のリング状の試料を作り、第１図の構造
をもつ試験機にかけ 摩耗減量−試験前のリング試料の重量 −５万回回転試験後のリング状試料の重量として求めた
。尚、このときのリング状試料（１）と摩耗固定片（２
）の押付圧力は、２．５ｋｇであった。又、摩耗固定片
Ｃ）としてはＣｕ：６０％、Ｃ：３５％、Ｐｂ５％なる
組成の焼結材を用いた。
以上の試験結果より得られた導電率、耐熱性、耐摩耗性
を第２表にそれぞれ示す、又、析出粒子の大きさ及び粒
子間距離等を透過電子顕微鏡及びＸ線小角散乱法により
求め第２表に併記する。尚、析出粒子の種類及び状態に
は厳密には種々あるので代表的な状態のみを示した。
を第２表にそれぞれ示す、又、析出粒子の大きさ及び粒
子間距離等を透過電子顕微鏡及びＸ線小角散乱法により
求め第２表に併記する。尚、析出粒子の種類及び状態に
は厳密には種々あるので代表的な状態のみを示した。
第２表より判るように本発明合金は、何れも導電率で７
０％以上を有し、従来のタフピッチ銅、無酸素鋼及びＡ
ｇ人銅に比較し、はるかに優れた耐熱性及び耐摩耗性を
有している。これに対し比較合金Ｎｏ１２では添加量が
所定量を満たしていない為本発明合金と同様の製造法を
行っても粒子間距離は太き（耐熱性及び耐摩耗性の改善
効果が少ない、Ｎｏ１３では所定量は満たしているが、
溶体化処理温度が低いため、析出及び分散が十分でな（
、Ｎｏ１２同様、耐熱性、耐摩耗性の改善効果が少ない
、Ｎｏ１４は時効処理温度が低いため、導電率の回復及
び耐摩耗性の改善が十分でない、 Ｎ。
０％以上を有し、従来のタフピッチ銅、無酸素鋼及びＡ
ｇ人銅に比較し、はるかに優れた耐熱性及び耐摩耗性を
有している。これに対し比較合金Ｎｏ１２では添加量が
所定量を満たしていない為本発明合金と同様の製造法を
行っても粒子間距離は太き（耐熱性及び耐摩耗性の改善
効果が少ない、Ｎｏ１３では所定量は満たしているが、
溶体化処理温度が低いため、析出及び分散が十分でな（
、Ｎｏ１２同様、耐熱性、耐摩耗性の改善効果が少ない
、Ｎｏ１４は時効処理温度が低いため、導電率の回復及
び耐摩耗性の改善が十分でない、 Ｎ。
１５では添加量が所定量を超えているため、十分な析出
がおこり、耐熱性及び耐摩耗性は改善されているが、導
電率が満足されない、Ｎｏ１６においては、高温の時効
処理のため析出粒子が限定範囲より粗大化し耐摩耗性の
改善が十分でない。
がおこり、耐熱性及び耐摩耗性は改善されているが、導
電率が満足されない、Ｎｏ１６においては、高温の時効
処理のため析出粒子が限定範囲より粗大化し耐摩耗性の
改善が十分でない。
以上述べた如（本発明によれば高導電性、高耐摩耗性及
び高耐熱性が要求される電気接点部材や配線用部品更に
はコンミテータ−等の摺動通電用部材として好適な銅合
金を得ることができ工業上顕著な効果を奏するものであ
る。
び高耐熱性が要求される電気接点部材や配線用部品更に
はコンミテータ−等の摺動通電用部材として好適な銅合
金を得ることができ工業上顕著な効果を奏するものであ
る。
第１図は摩耗試験機の概要を示す説明図で、ｌはリング
状試料、２は摩耗固定片、３はスプリング。
状試料、２は摩耗固定片、３はスプリング。
Claims (2)
- （１）ＣｕにＺｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ，Ｂ
、Ｃａ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓ
ｂ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｚｎの中の１種又は２種以上を
合計で０．０５〜７ｗｔ％添加し、かつ該添加元素の過
飽和固溶体からの析出物の粒子径を１０００Å以下、粒
子間隔を１０〜１００Åとしたことを特徴とする耐熱性
と耐摩耗性に優れた摺動通電用銅合金。 - （２）ＣｕにＺｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ
、Ｃａ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓ
ｂ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｚｎの中の１種又は２種以上を
０．０５〜７ｗｔ％添加した鋳塊を８００℃〜９７０℃
に３０分以上保持しその後急冷して溶体化処理し、その
後熱間及び／又は冷間加工して加工歪を加えた後３００
℃〜６５０℃で３０分以上保持して時効処理を施すこと
により析出物の粒子径を１０００Å以下、粒子間隔を１
０〜１００Åとすることを特徴とする耐熱性と耐摩耗性
に優れた摺動通電用銅合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16484189A JPH0331437A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 耐熱性と耐摩耗性に優れた摺動通電用銅合金とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16484189A JPH0331437A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 耐熱性と耐摩耗性に優れた摺動通電用銅合金とその製造方法 |
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Family
ID=15800939
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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1989
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