JPH0336246A

JPH0336246A - りん青銅合金の製造方法

Info

Publication number: JPH0336246A
Application number: JP17213889A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tsukuya; 津久家　幸雄; Kosaku Nakano; 中野　耕作
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1991-02-15

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明１よ、電子・電気機器用のスイッチ、コネクター
、リレー等のバネ材等に用いられるりん青銅合金の製造
方法に関する。

［従来の技術とその課題ｊりん青銅合金は、Ｓｎを２〜９ｗｔ％、Ｐを０．０３〜
０．４ｗｔ％（以下％と略記）含有するＣｕ−３ｎ−Ｐ
系鋼合金で、バネ材或いは耐摩耗性＋Ａ籾として工業上
広く実用されている。

とごろでりん青銅合金は、従来より水冷鋳造により鋳造
した鋳塊を冷間加工して製造しているが、前記鋳塊には
、表面にＳｎの逆偏析層が存在し、又Ｃｕ−ＰやＣｕ−
３ｎ−Ｐの低融点化合物及びクサビ状をしたＳｎ濃度の
高いδ相が結晶粒界乙こ不均一に分布しており、この鋳
塊をこのままの状態で圧延加工等を施ずと前記逆偏析層
やクサビ状６層等が起点となって圧延割れがおきる。

このようなことから、りん青銅鋳塊は、加工する前に鋳
塊表面を面削して逆偏析層を除去し、次いで均質化処理
を施して前記δ相等を溶体化せしめて無害化する必要が
あるが、鋳塊にあっては」−記δ相等が粗大な為、上記
均質化処理には高温長時間の加熱を要した。更にかかる
均質化処理を施したりん青銅合金は、加工硬化し易い為
、所定厚さの板条材を得る迄に中間焼鈍を何度も入れる
必要があった。

このように従来のりん青銅合金の製造は、工程が長く且
つ均質化処理や中間焼鈍で多大の熱エネルギーを要する
という問題があった。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明はかかる
状況に鑑み鋭意研究を行い、りん青銅合金を一方向凝固
法により鋳造して得られる鋳塊には、Ｓｎの逆偏析層や
クサビ状のＳ相は存在しないことを知見し、更に研究を
進めて本発明を完成させるに到ったものである。

即ち本発明は、錫を２〜９％、りんを０．４％以下含有
し、残部が銅と不可避不純物からなるりん青銅合金を溶
解し、これを一方向凝固法により鋳造して一方向凝固組
織の鋳塊となし、次いでこの鋳塊に減面率１０％以上の
冷間加工を施したのら、当該冷間加工材に、下記（１）
式及び（２）式を満足する条件にて均質化処理を施すこ
とを特徴とするりん青銅合金の製造方法である。

Ｔ≧−１０小・ｔ＋１０８３　　・・・　（１）２００
≦Ｔ≦固相線温度　・・・　（２）式中、Ｔは均質化処
理温度（’ｃ）、ｔは均質化処理温度（℃）、Ｒｅは均
質化処理時点での鋳塊加工減面率（％）、Ｓｎは錫量（
％）。

本発明において上記（１）（２）式は、一方向凝固鋳塊
の加工材について上記加工材の組織を均質化する為の加
熱処理条体（温度、時間）を実験により詳細に調べて算
定したものであって、」二式の内容を具体的に示すと、
第２〜５図に許容条件範囲を図示したように、従来の条
件範囲に較べて低温短時間側に大幅に拡張されるもので
ある。

而して本発明方法が適用されるりん青銅合金はＪＩＳ規
格のＣ５１０１、Ｃ５１１１、Ｃ５１０２、Ｃり１９１
、Ｃ５２１０，、Ｃ５２１２等のＳｎを２〜９％、Ｐを
０．０３〜０．４％含有するＣｕ５ｎ−Ｐ系合金である
が、本発明方法はＰを含有しないＣ１１−３ｎ系合金に
適用してもその効果は十分に発現されるものである。

本発明方法において、上記りん青銅合金を一方向凝固さ
せる鋳造方法としては、力１１熱鋳型連続鋳造法、回転
中」二げ鋳造法（チョクラルスキー法）、ブリッジマン
法等の任意の一方向凝固鋳造法が用いられる。

上記のような一方向凝固鋳造法においては、固液界面は
鋳造方向に対し直角に形成されるので、従来の水冷鋳造
におけるように鋳造中、凝固殻に鋳塊内部の未凝固Ｓｎ
が滲出して鋳塊表面に逆偏析するようなことがない。

又一方向凝固鋳造法によれば結晶粒界は鋳造方向に平行
に形成されるので、粒界に析出するδ相は、棒状又は球
状となり、従来の多結晶鋳塊にみられるようなりサビ状
になることはない。

而して一方向凝固したりん青銅鋳塊は、均質化処理せず
に冷間加工しても、割れを生しることがなく、従って鋳
塊を冷間力［１工して析出物を均一微細に分散させたの
ちに均質化処理できるので、均質化処理が低温短時間で
行える。

本発明において、均質化処理前の冷間加工の減面率は１
０％以上とするのが、析出物の微細化及び均一分散が十
分になされ好ましいものである。

本発明において、鋳塊は、合金元素の一部が析出した状
態にあり、しかも上記析出物は微細球状である為、冷間
加工における加工硬化が小さく、従って中間焼鈍なしで
減面率を大きくとることができる。又鋳塊の結晶粒界が
長手方向にのみ形成されているので、割れの起点となる
クサビ状δ相は生成せず、又結晶粒界と同し方向に加工
すると粒界に直角方向の力が加わることがなく、所謂粒
界割れをおこすこともない。

本発明方法において、りん青銅合金は、均質化処理後冷
間加工を施して任意の形状の板、条、線等に加工し、用
途に応し低温焼鈍等の熱処理を施して用いられる。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１種々組成のりん青銅合金を溶解炉にて溶解し、この溶湯
を第１図に示した加熱鋳型連続鋳造装置を用いて断面寸
法が１２ｍｍｔＸ３５６ｍｍ’の板状鋳塊に鋳造した。

即ち上記溶湯１を、ヒーター埋込型鋳造炉２に移送し、
この溶湯１を、力［１熱器３にて内面を鋳造金属の融点
より高い所定温度に加熱した鋳型４に通し、この鋳型４
より製出する鋳塊５を、冷却器６により流水をかけて冷
却しつつ、ビンチロール７にて所定の速度で引出して連
続的に鋳造した。

上記において前記りん青銅合金の融点は鋳型内面温度よ
り低いので凝固時の熱抽出は鋳型からはなされず、専ら
鋳塊５を介してなされ、その結果固液界面８は、鋳塊５
の引出方向にほぼ垂直に形成され、従って鋳塊表面にＳ
ｎの逆偏析層が生しるようなことがなく、又得られた鋳
塊５は、結晶粒が鋳塊５の長平方向に伸びた一方向凝固
ｍ織となり、この為δ相等の析出物は結晶粒界に沿って
球状に分散し、クサビ状のものは全く認められなかった
。

又上記の固液界面８は、鋳型４出口近傍に位置するよう
に冷却器６からの流水量をコントロールしたので、通常
の水冷鋳造のように鋳塊が鋳型とこすれ合うことがなく
、鋳塊表面は平滑で割れ等のない極めて優れたものであ
った。これらりん青銅の組成及び鋳造条件を第１表に示
した。

而して得られた鋳塊は、例えばＪＩＳＣ５２１０のりん
青銅は鋳塊のままの状態から冷間圧延を施すことで１．
２ｎ＋ｍｔ（減面率９ｗｔ％）まで圧延できた。

一方比較材としてＪＩＳＣ５２１，０のりん青銅を従来
の水冷鋳造法により１２ｍｍ’　Ｘ　３５６ｍｍ’の板
状鋳塊に鋳造した。この鋳塊は多結晶組織で粒界にクサ
ビ状のδ相が散在しており、又鋳塊表面にＳｎの逆偏析
層が認められた。

この鋳塊を上下面を各０．５　ｍｍずつ面削して冷間圧
延すると１０ｍｍｔ　（［面率９％）位から割れを生じ
以降の圧延では割れが拡大して加工出来なかった。

この様に一方向凝固させたりん青銅鋳塊は従来技術によ
り製造した鋳塊と比べて著しく加工性に優れるものであ
った。

実施例２次に第１表に示したＣ５２１０及びＣ５１１１の鋳塊を
１０．２０．３０．５０．７０．９ｗｔ％の減面率でそ
れぞれ冷間圧延した。比較のためＣ５２１０の水冷鋳造
鋳塊を用意した。

圧延されたそれぞれの条拐又は鋳塊を種々の温度および
保持時間にて均質化処理し、ξり０組織観察によりδ相
が消失しているかどうかの判定を行い、更に処理後の条
材を冷間圧延して加工限界となる減面率を求めた。又上
記結果を踏まえて均質化処理程度を判定した。判定基準
はδ相が消失し、且つ均質化処理後の加工限界が減面率
で７０％以上を良好（○）としそれ以外を不良（×）と
した。Ｃ５２１０及びＣ５１１１の調査結果をそれぞれ
第２、第３表に示した。

第２表Ｃ５２１０での上９頁イ故摩匙均７１：Ｉ鎗十の糸課第
３表Ｃ５１１１での均質イ瞭但些材料鉱・ｊの結果第２表に
ばＣ１１−８％５ｎ−Ｐ合金の結果について示したが、
鋳塊加工減面率及び均質化処理条件が（１）、（２）式
を満足する本発明方法品（１〜１９）は、いずれも従来
の均質化処理条件（８８０°Ｃ×４Ｈ〜６００°Ｃ１］
、　Ｉ−１）より低温短時間の条イ＋＋テ均質化処理が
なされた。

これに対し鋳塊が水冷法造材のＮｏ２０，２１番よ、鋳
塊加工ができず鋳塊のまま均質化処理した為本発明のＮ
ｏ１．４に相当する均質化処理条件乙こては均質化する
ことができず、又Ｎｏ２２〜３２は鋳塊加工減面率及び
均質化処理条件が（１）（２）式を満足していないため
いずれも均質化がなされなかった。

第３表にはＣ１１−４％５ｎ−Ｐ合金の結果について示
したが、Ｃｕ−８％５ｎ−Ｐ合金の場合と同様に、本発
明方法品（３３〜５２）はいずれも従来の均質化処理条
件（９５０’Ｃ３］１〜３００’Ｃ１２１１）より低温
短時間の条件で均質化処理がなされた。

これに対しＮｏ５３〜６２は鋳塊加工減面率及び均質化
処理条件が（１）（２）式を満足していないためいずれ
も均質化がなされなかった。

上記実施例においては、鋳塊加工率が大きい程又Ｓｎ量
は少ない程均質化処理条件吐低温短時間側に移行するこ
とが明確に伺える。

このよ・うにして本発明方法によれば均質化処理が低温
短時間の加熱処理により速成されることが実証された。

実施例３次に本発明方法にて製造された板条材の機城的性質につ
いて調査した。

第１表に示した種）Ｑの鋳塊を冷間圧延した後に前記の
（１）、（２）式を満足する適正条件で均質化処理を行
いその板材を冷間圧延して０．２５　ｍｍｔの条材とな
し、更にこの条材に２５０°ＣＸ　１１−１の低温焼鈍
を施した。比較材としてＣ５１１１及びＣ５２１０の合
金を前記の適正条件範囲外で均質化処理を行い更に途中
１回の中間焼鈍を入れて圧延して０．２５ｍｍ’の条材
となし、２５０°Ｃｘ１Ｉ−（の低温リム１屯をｈ色し
た。

又、他の比較材としてＪＩＳＣ５２１０のりん青銅合金
を、従来の水冷鋳造法により１２ｍｍ’ｘ３５６ｍｍ’
の板状鋳塊に鋳造した。この鋳塊は多結品Ｋ１１ｌ織で
粒界にクリ″ビ状のδ相が散在しており、又鋳塊表面に
Ｓｎの逆偏析層が認められた。而して上記鋳塊を０．５
　ｍｍ面削してＳｎの逆偏析層を除去し、次いで７５０
　’Ｃ８１−１加熱して均質化処理を施してδ層を溶体
化した。次いでこの鋳塊を適宜中間焼鈍を入れつつ冷間
圧延して０．２５ｍｍ’の条材となし、更にごの条材に
２５０°Ｃｌ　ｌ−１の低温焼鈍を施した。

斯くの如くして得られた各々の条材について、引張強さ
及びハネ限界値を１ｌｌｌｌ定した。

結果は主な製造条件を併記して第４表に示した。

」　ｂ第４表より明らかなように本発明方法前（６３〜６７）
は、引張強さ及びバネ限界値とも高い値を示しており、
同し合金（Ｃ５２］０）で比較して本発明方法前（６７
）は従来品（ＴＯ）と同様に規格を満足するものであっ
た。

他方比較方法前のＮｏ６８．６９は均質化処理条件が本
発明の限定値外にあった為δ相の溶体化が十分になされ
ず、条材の特性が大幅に低下した。

又Ｎｏ７０は従来法により製造したもので規格は満足し
たものの、鋳塊面削や中間焼鈍を要する等生産性に劣る
ものであった。

「効果〕以−ヒ述べたように本発明方法によれば、規格を満足す
る所望形状のりん青銅合金を、鋳塊面削や中間焼鈍を要
さずに又低温短時間の均質化処理により、効率よく製造
でき、依って製造工程の短縮並びに熱エネルギーの大幅
節減が計れ、工業」二顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する一方向凝固鋳造装置の一実施
例を示す要部説明図、第２〜５図は本発明の均質化処理
条件を示す説明図である。１・・・溶湯、　２・・・鋳造炉、　３・・・加熱器、
　４・・鋳型、　５・・・鋳塊、　６・・・冷却器、　
７・・・ピンチロール、　８・・・固液界面。特許出馴人古河電気工業株式会社士保持時間（時間）第２図 ↑保持時間（時間）第４図土保持時間（時間）第３図士保持時間（時間）第５図

Claims

【特許請求の範囲】錫を２〜９ｗｔ％、りんを０．４ｗｔ％以下含有し、残
部が銅と不可避不純物からなるりん青銅合金を溶解し、
これを一方向凝固法により鋳造して一方向凝固組織の鋳
塊となし、次いでこの鋳塊に減面率１０％以上の冷間加
工を施したのち、当該冷間加工材に、下記（１）及び（
２）式を満足する条件にて均質化処理を施すことを特徴
とするりん青銅合金の製造方法。Ｔ≧−１０＾ｋ・ｔ＋１０８３・・・（１）Ｒｅ＋｛２
９２・ｌｏｇ（Ｓｎ）＋１２６｝但しｋ＝２１１・ｌｏｇ（Ｓｎ）＋３４．３２００≦Ｔ≦固相線温度・・・（２）式中、Ｔは均質化処理温度（℃）、ｔは均質化処理時間
（Ｈ）、Ｒｅは均質化処理時点での鋳塊加工減面率（％
）、Ｓｎは錫量（ｗｔ％）。