JPH04187335A - 導電性ばね用鋼線 - Google Patents

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） 本発明は、導電性ばね用鋼線に関し、詳細には、耐食性
及びコイルばね成形性（コイリング性）に優れると共に
導電性に優れる導電性ばね用鋼線に関する。

（従来の技術） 従来汎用されているばね剛線としては、ステンレス鋼線
、高痺素鋼線の強度の伸線加工によって作られる硬鋼線
やピアノ線がある。かかるばね剛線としては、ばね性及
びコイリング性に優れていることか基本的に必要である
か、用途によっては耐食性に優れていることが必要であ
る。

又、ばねは、単に物体を吊り下げ、押し付ける役割のみ
ならず、このようなばね本来の機能を存しなから、電気
導電性（導電率）に優れていることが期待される場合か
あり、その例としては電池用押しばね等か挙げられる。

（発明が解決しようとする課題） ところか、上記ステンレス鋼線より製作したばねは、耐
食性では優れているが、導電性は悪く、ＩＡＣ５（Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐ
ｅｒ　５ｔａｎｄａｒｄ）規格での導電率（以降、ｌＡ
Ｃ３値という）は、約３％（純銅は１００％）しか示さ
ず、導電性か要求される用途には不充分であって、かか
る導電性の要求を充たし得ないという問題点かある。

硬鋼線やピアノ線より作製したばねは、耐食性も悪く、
ｔＡｃｓ値が約８％であって導電性が悪く、これらは例
えば電池用押しばね等の如く優れた耐食性及び導電性が
要求される分野への応用には問題かある。

又、最近は、硬鋼線やピアノ線に薄いＮｉめっきを施し
たばねも出現しているが、これも耐食性は硬鋼線、ピア
ノ線そのものよりは改善されるものの、依然として導電
性はｒＡｃｓ値で約９％と低く、用途によっては充分な
ものとはいえない。

そこで、ＩＡＣＳ値等の導電性を高めるために、硬鋼線
やピアノ線にＣｕめっきを施したばねか導電性の要求さ
れるところに使用されているが、使用中に銅特有の緑青
（青銅）を発生し易くて充分に要求を充たしていない。

又、Ｃｕめっきの場合、銀白色的な表面光沢か得られな
くて美観上、高級感の点で問題点を存している。

尚、純銅を伸線した硬引銅線は、導電性に問題はないが
、ばね性が無くて用途によっては実用化は困難である。

ばね性のある鋼合金としてベリリウム銅があるか、これ
は高価であって電池用押しばね等の比較的中級品とされ
る汎用品の分野への適用化が経済面から不可能であるの
が実情である。

本発明は、このように従来のこの種ばね剛線か実用上で
の種々の問題点を有している実情に着目してなされたも
のであって、その目的は前記従来のばね剛線の有する問
題点を解消し、耐食性及びコイリング性に優れると共に
導電性にも優れる導電性ばね用鋼線を提供しようとする
ものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は次のような構成の
導電性ばね用鋼線としている。

即ち、本発明に係る導電性ばね用鋼線は、硬鋼線材又は
ピアノ線材の表面にＣｕ層を被覆し、その上層にＮｉ１
ｉを被覆した複合被覆線材を伸線加工してなる導電性ば
ね用鋼線であって、前記Ｃｕ層の線断面積に占める断面
積率が５〜４０％であると共に、前記Ｎｉ層の厚さが２
〜２５μｍであることを特徴とする導電性ばね用鋼線で
ある。

（作　用） 本発明は、鋼線材の表面にＣｕ１等を被覆し、その上に
Ｎｉ１ｗ等を被覆してなる種々の複合被覆線材を作り、
これらを伸線加工した後、その耐食性、コイリング性及
び導電性等の緒特性を克明に調へ、その結果得られた下
記知見に基づきなされたちのである。

即ち、第１図は、電気めっき法によりピアノ線材の表面
にＣｕ層を被覆し、その上に厚さ：０〜２５μｍのＮｉ
層を被覆した複合被覆線材についての、Ｃｕ層の線断面
１（即ち、複合被覆線材の断面積）に占める断面積率と
導電性＜　ｒＡｃｓ値）との関係を示すものである。

第１図から判る如く、導電性（ｌＡＣ５値）はＮｉ層の
厚さにかかわりなく、Ｃｕ層の断面積率によって一義的
に決まっている。

現状のばね用鋼線のＩＡＣＳ値（８％）より考えると、
ＩＡＣＳ値がその１．５倍（１２％）以上になるための
Ｃｕｔｉｔの断面積率は５％以上となる。即ち、ｒＡｃ
ｓ値が１．５倍に向上すれば少なくとも現状より改善さ
れたと充分に考えられ、実用性が高くなる。

しかし、強度的には、高加工を与えても硬鋼線やピアノ
線より低強度（１７３以下）のＣｕ層の断面積率が大き
過ぎると、複合被覆線材自体の引張強さか低下し、ばね
性が失われる。ばね用鋼線としては、少なくとも硬鋼線
Ａ種（ＳＷＡ）レベル以上の引張強さを有する必要があ
り、そのためにはＣｕ層の断面積率を４０％以下に抑え
る必要がある。尚、Ｃｕ層の断面積率か４０％の時、Ｉ
ＡＣ９値は４５％であるか、この値は、純ＡＩのｒＡｃ
ｓ値か６３％であることを考えれば充分といえる。

第２図は、ピアノ線材に断面積率て３０％の厚さのＣｕ
層を被覆し、その上にＮｉ層を被覆した複合被覆線材に
ついてのＮｉ層の厚さと塩水噴霧テストての青銅発生時
間との関係を示すものである。

第２図から判る如く、Ｎｉ層の厚さがｌμＩては表面の
凹凸の影響を受けてＮｉ層か１μｍ以下の極薄の個所も
生じるため、青銅の発生は速いか、２μｍ以上であれば
これに対する改善は著しく、従って、Ｎｉ層の厚さは２
μｍ以上必要である。しかし、Ｎｉ層か余り厚くても改
善効果の上昇は緩やかであり、従って、２５μｍもあれ
ば充分であり、これ以上に厚くなるとコスト上昇に繋が
って経済的に不利である。

第３図は、ピアノ線材にＣｕ層を被覆し、その上層とし
てＮｉ層を被覆した複合被覆線材を伸線加工した後、コ
イルばねに１０．０００個成形し、コイル径の分布をと
って、寸法か２σ外のばねを寸法不良と判定したときの
寸法不良率と上層のＮｉ層の厚さとの関係を示すもので
ある。

第３図より明らかな如く、Ｎｉ層が無いと、寸法不良率
か高くてコイリング性か悪いか、Ｎｉ層の厚さが２μｍ
以上では寸法不良率は激減してコイリング性に優れてい
る。しかし、Ｎｉ層か余り厚いと不良率か高くなるので
、経済的コスト上昇も考えると、Ｎｉ層の厚さは２５μ
ｍ以下で充分といえる。

尚、上記Ｎｉ層によりコイリング性か向上するのは、Ｎ
ｉ層によりコイリング時のばね用線と工具界面との滑り
性が良くなるからである。

又、被覆される線材として、上記の如くピアノ線材を使
用するか、又は硬鋼線材を使用するようにすると共に、
上記の如く複合被覆線材を伸線加工することにより、複
合被覆線材の強度を上昇し得てばね用鋼線としての必要
強度を確保し得ると共に、優れた表面光沢性か得られる
か、伸線加工しない場合はかかる効果か得られ難く、ば
ね用鋼線として不充分なものになり、従って、上記伸線
加工は必要である。

そこて、以上の知見に基づき、本発明に係る導電性ばね
用鋼線は、硬鋼線材又はピアノ線材の表面にＣｕ層を被
覆し、その上層にＮｉ層を被覆した複合被覆線材を伸線
加工してなる導電性ばね用鋼線であって、前記Ｃｕ層の
線断面積に占める断面積率を５〜４０％にすると共に、
前記Ｎｉ層の厚さを２〜２５μｍにするようにしている
のであり、従って、前記従来のばね用線の有する問題点
を解消し、優れた耐食性及びコイリング性を有すると共
に優れた導電性を有するようになる。

（実施例） ０１．８ｍｍ及び０２．１ｍｍのピアノ線材（中間サイ
ズのもの）を９３０°Ｃに加熱後、５４０°Ｃの鉛浴中
に通し連続的に焼入れする処理、即ち鉛パテンテイング
処理を行った。

次に、この線材をＨＣＩで酸洗して酸化鉄除去した後、
Ｃｕめっき及びＮｉめっきを連続的に行った。

即ち、第１〜４浴槽からなるＣｕ電気めっき浴槽てＣｕ
めっき、第５槽目の電気Ｎｉめっき浴槽てＮｉめっきし
て、下層としてＣｕ層を有し、上層としてＮｉ層を有す
る複合被覆線材を製作した。

上記Ｃｕめっきに際し、めっき浴としては硫酸銅・２１
０ｇ＃、硫酸：　９０ｇ＃を含存する温度６５℃の水溶
液を用い、電流密度は１８Ａ／ｄｍｆｆとした。Ｃｕめ
っきの厚さは、０１．８ｍｍのものについては５０μｍ
及び１００　μｍ　１Φ２．１ｍｍのものについては２
５０μｍとした。

又、上記Ｎｉめっきに際し、めっき浴としてはスルファ
ミン酸Ｎｉ：４２０ｇ／Ｉ！、はう酸：　４０ｇ＃　、
ビット防止剤：少量を含有するｐＨ：３．５、温度６０
″Ｃの水溶液を用い、電流密度は２ＯＡ／ｄｍ”とした
。Ｎｉめっきの厚さは、０１．８ｍｍのものも０２．１
ｍｍのものも、９μｍと５５μｍとに変化させた。

上記めっき後の複合被覆線材を連続伸線機により伸線速
度：　１５０ｍ／ｍｉｎとし、１０回伸でΦ０．６ｍｍ
まで伸線加工してばね用線（本発明の実施例に係るばね
用鋼線）に仕上げた。

一方、比較のため比較例１として、Φ１．８ｍｍのピア
ノ線材を石灰コート処理し、乾燥した後、ステアリン酸
系潤滑剤を塗布し、次いて前記実施例の場合と同様の条
件で伸線加工してΦ０．６ｍｍのばね用線（即ち、ピア
ノ線）に仕上げた。

比較例２として、めっきに際しＮｉめっきをせず、Ｃｕ
めっきを行い、Ｃｕ層のみを有する被覆線材を製作した
。かかる点を除き、実施例に係るばね用鋼線の場合と同
様の方法により、Φ０．６＋ｎｍのばね用線（即ち、Ｃ
ｕ被覆ばね用鋼線）を製作した。

又、比較例３として、Φ２．　Ｏｍｍのステンレス鋼線
材（中間サイズのもの）を１１５０°Ｃに加熱後、水冷
し、次いでコーティング処理した後、連続伸線機で伸線
速度：　１５０ｍ／ｍｉｎとし、８回伸でΦ０．６ｍｍ
まで伸線加工してばね用線（即ち、ばね用ステンレス鋼
線）に仕上げた。

上記本発明の実施例、比較例に係るばね用線の特性比較
結果を第１表に示す。本発明の実施例に係るばね用鋼線
はｒＡｃｓ値が高くて導電性に優れ、又、コイルばね成
形の際の寸法不良率が低くてコイリング性に優れると共
に、引張強さはばね剛線として充分てあり、更に耐食性
についてはステンレス鋼線（比較例３）よりは劣るもの
の、ピアノ線（比較例１）に比して塩水噴霧テストでの
青銅発生時間か数十倍程度も長くて耐食性に優れている
ことが判る。

（発明の効果） 本発明は以上述べた構成を有し作用を成すものであって
、ばね性を充分に備え、且つ、導電率が高く、耐食性及
びコイリング性か改善された導電性ばね用鋼線である。

このように本発明に係る導電性ばね用鋼線は、耐食性、
コイリング性というばねそのものの基本的特性に優れて
いると共に、導電性にも優れている。そのため、優れた
耐食性及び導電性か要求される分野でのばねに好適に使
用し得るようになる。

又、硬鋼線材又はピアノ線材の表面にＣｕ層及びＮｉ層
を被覆した構成であるのて、ベリリウム銅等に比して明
らかに安価である。そのため、電池用押しばね等の比較
的中級品とされる汎用品の分野でのばね材としても、経
済面の問題なく好適に使用し得るようになる。

そして電池用押しばね等に適用すると、電流か通じ易い
ために電池の消耗が少なく、局部的温度上昇も起こらず
、従って、弱電部品又は装置の全体の性能向上に資する
ところ正に多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ピアノ線材にＣｕ層及びその上層としてＮｉ
層を被覆した複合被覆線材についてのＣｕ層の断面積率
と導電性（ｌＡＣ３値）との関係を示す図、第２図は、
上記と同様の複合被覆線材についてのＮｉ層の厚さと塩
水噴霧テストでの青銅発生時間との関係を示す図、第３
図は、上記と同様の複合被覆線材を伸線加工した後、コ
イルばねに１０．０００個成形した際の寸法不良率と上
層のＮｉ層の厚さとの関係を示す図である。 特許出願人　　神鋼鋼□線工業株式会社代　理　人　　
弁理士　　金欠　章− 菓１図 Ｃｕ層の断面積車（％） 上層のＮｉ層の厚さ（／Ｉｍ） 第３図 上層のＮｉ層の厚さ（、ｕｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）硬鋼線材又はピアノ線材の表面にＣｕ層を被覆し
   、その上層にＮｉ層を被覆した複合被覆線材を伸線加工
   してなる導電性ばね用鋼線であって、前記Ｃｕ層の線断
   面積に占める断面積率が５〜４０％であると共に、前記
   Ｎｉ層の厚さが２〜２５μｍであることを特徴とする導
   電性ばね用鋼線。