JPH04221031A - 高強度高熱伝導性プラスチック成形金型用銅合金およびその製造方法。 - Google Patents
高強度高熱伝導性プラスチック成形金型用銅合金およびその製造方法。Info
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特に高強度で熱伝導度が
大きいプラスチック成形金型用銅合金およびその製造方
法に関するものである。
大きいプラスチック成形金型用銅合金およびその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック成形金型用の材料としては
鉄鋼材料や銅合金が多く使用されているが、成形サイク
ルの時間短縮を目的として熱伝導度の大きい金型材料が
要求されている。これらの材料の問題点としては鉄鋼材
料は高温強度が優れているものの熱伝導性が低く、金型
の内外側での温度勾配が大きく金型が割れ易く、寿命が
短いという欠点があった。また銅合金は熱伝導度が高い
ものの強度不足であるため、プラスチック成形時に圧縮
応力により変形し易い欠点を有している。その強度を向
上させるために金属元素を添加することが考えられるが
、一般に金属元素の添加は熱伝導度が低下し成形サイク
ルが長くなってしまう問題がある。
鉄鋼材料や銅合金が多く使用されているが、成形サイク
ルの時間短縮を目的として熱伝導度の大きい金型材料が
要求されている。これらの材料の問題点としては鉄鋼材
料は高温強度が優れているものの熱伝導性が低く、金型
の内外側での温度勾配が大きく金型が割れ易く、寿命が
短いという欠点があった。また銅合金は熱伝導度が高い
ものの強度不足であるため、プラスチック成形時に圧縮
応力により変形し易い欠点を有している。その強度を向
上させるために金属元素を添加することが考えられるが
、一般に金属元素の添加は熱伝導度が低下し成形サイク
ルが長くなってしまう問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで現在では、生産
性を向上させるため製品の成形サイクルをいかにして短
縮するかが課題であり、そのためには高強度で高温強度
が高く、熱伝導率が高い金型用材料が望まれている。
性を向上させるため製品の成形サイクルをいかにして短
縮するかが課題であり、そのためには高強度で高温強度
が高く、熱伝導率が高い金型用材料が望まれている。
【０００４】プラスチック成形金型用の材料に要求され
る特性値は、高強度で高温強度にも優れ、かつ熱伝導率
に優れていることである。
る特性値は、高強度で高温強度にも優れ、かつ熱伝導率
に優れていることである。
【０００５】本発明はかかる点に鑑みなされたものであ
り、製造性が容易で、高強度で高温強度が高く、しかも
熱伝導率に優れた材料を提供することを目的としている
。
り、製造性が容易で、高強度で高温強度が高く、しかも
熱伝導率に優れた材料を提供することを目的としている
。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るプラスチッ
ク成形金型用銅合金は、上記目的を達成するために、Ｂ
ｅ：０．１〜１．５ｗｔ％を含有し、副成分としてＺｎ
，Ｐ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ａｇ，Ｐｂ，Ｂ，Ｎｉ，Ｓｉ，
ランタノイド系元素からなる群の１種または２種以上を
０．００１〜３．０ｗｔ％含有し、残部Ｃｕおよび不可
避的不純物からなることを特徴としており、また、この
銅合金熱間鍛造後６００℃以上で溶体化処理を行ない、
その後１℃／秒以上の冷却速度で冷却した後、加工度２
０％以上で冷間加工を行なった後２５０〜５００℃で時
効処理を行なうことを特徴とするものである。
ク成形金型用銅合金は、上記目的を達成するために、Ｂ
ｅ：０．１〜１．５ｗｔ％を含有し、副成分としてＺｎ
，Ｐ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ａｇ，Ｐｂ，Ｂ，Ｎｉ，Ｓｉ，
ランタノイド系元素からなる群の１種または２種以上を
０．００１〜３．０ｗｔ％含有し、残部Ｃｕおよび不可
避的不純物からなることを特徴としており、また、この
銅合金熱間鍛造後６００℃以上で溶体化処理を行ない、
その後１℃／秒以上の冷却速度で冷却した後、加工度２
０％以上で冷間加工を行なった後２５０〜５００℃で時
効処理を行なうことを特徴とするものである。
【０００７】以下に本発明に係るプラスチック成形金型
用銅合金について詳細に説明する。Ｂｅは溶体化処理後
時効処理を行なうことによりＣｕ中に析出するため導電
率を低下させることなく強度を向上させる元素である。
用銅合金について詳細に説明する。Ｂｅは溶体化処理後
時効処理を行なうことによりＣｕ中に析出するため導電
率を低下させることなく強度を向上させる元素である。
【０００８】Ｂｅ添加量を０．１〜１．５ｗｔ％とする
のは、０．１ｗｔ％未満では要求強度が得られず、また
１．５ｗｔ％を超えるＢｅを含有すると導電性が著しく
劣化する。そのためＢｅの含有量の上限を１．５ｗｔ％
とする。
のは、０．１ｗｔ％未満では要求強度が得られず、また
１．５ｗｔ％を超えるＢｅを含有すると導電性が著しく
劣化する。そのためＢｅの含有量の上限を１．５ｗｔ％
とする。
【０００９】その上、副成分としてＺｎ，Ｐ，Ｓｎ，Ａ
ｓ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｚｒ
，Ｔｉ，Ａｇ，Ｐｂ，Ｂ，Ｎｉ，Ｓｉ，ランタノイド系
元素はＣｕ中に析出、または固溶し強度を向上させる元
素であるが、その添加量を０．００１〜３．０ｗｔ％と
するのは０．００１ｗｔ％未満ではその効果がなく、逆
に３．０ｗｔ％を超えると強度は向上するものの導電性
が著しく劣化し、また製造性も劣化するからである。
ｓ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｓｂ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｚｒ
，Ｔｉ，Ａｇ，Ｐｂ，Ｂ，Ｎｉ，Ｓｉ，ランタノイド系
元素はＣｕ中に析出、または固溶し強度を向上させる元
素であるが、その添加量を０．００１〜３．０ｗｔ％と
するのは０．００１ｗｔ％未満ではその効果がなく、逆
に３．０ｗｔ％を超えると強度は向上するものの導電性
が著しく劣化し、また製造性も劣化するからである。
【００１０】さらに、溶体化処理温度を６００℃以上と
するのは、６００℃未満では溶体化が不十分であり、そ
の後の時効処理で高強度の材料が得られないからである
。その後の冷却速度を１℃／秒以上とするのは、１℃／
秒以下の冷却速度ではＢｅの析出反応が起こり、その後
の加工性が劣化するためである。
するのは、６００℃未満では溶体化が不十分であり、そ
の後の時効処理で高強度の材料が得られないからである
。その後の冷却速度を１℃／秒以上とするのは、１℃／
秒以下の冷却速度ではＢｅの析出反応が起こり、その後
の加工性が劣化するためである。
【００１１】その後加工度２０％以上で冷間加工を行な
うのは、強度を向上させるためであり、２０％未満では
目標とする硬度は得られないからである。また、２５０
〜５００℃で時効処理を行なう理由は２５０℃未満では
目標とする強度を得るためには時間がかかりすぎ、また
５００℃を超える温度で時効処理を行なうと析出するＢ
ｅ量が少なく、十分な硬度および熱伝導性が得られない
からである。
うのは、強度を向上させるためであり、２０％未満では
目標とする硬度は得られないからである。また、２５０
〜５００℃で時効処理を行なう理由は２５０℃未満では
目標とする強度を得るためには時間がかかりすぎ、また
５００℃を超える温度で時効処理を行なうと析出するＢ
ｅ量が少なく、十分な硬度および熱伝導性が得られない
からである。
【００１２】
【実施例】次に、本発明に係る高強度高熱伝導性プラス
チック成形金型用銅合金を評価した結果について比較合
金と併せて説明する。
チック成形金型用銅合金を評価した結果について比較合
金と併せて説明する。
【００１３】表１の成分の合金を熱間鍛造したのち２０
ｍｍ厚さに皮削りを行ない、その後溶体化処理を適宜行
なった。その後冷間加工を行ない、時効処理を行なった
。
ｍｍ厚さに皮削りを行ない、その後溶体化処理を適宜行
なった。その後冷間加工を行ない、時効処理を行なった
。
【００１４】こうして得られた材料から引張試験、シャ
ルピー衝撃試験および熱伝導率測定用の試験片を採取し
た。そして、各合金について室温および３００℃におけ
る特性値を測定した結果を表１に示す。
ルピー衝撃試験および熱伝導率測定用の試験片を採取し
た。そして、各合金について室温および３００℃におけ
る特性値を測定した結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、本発明合金が良
好な高温強度、熱伝導性、耐衝撃性を有しているのに対
し、比較合金のＮｏ．１２は溶体化処理温度が低すぎて
十分な強度が得られず、耐衝撃性も低いことが判る。ま
たＮｏ．１３は冷却速度が遅すぎて同様に十分な強度、
耐衝撃性が得られない。同様にＮｏ．１４は冷間加工度
が低すぎるため十分な強度、耐衝撃性が得られない。さ
らにＮｏ．１５は時効温度が低いため１０時間という長
い時間時効しても十分な強度、耐衝撃性が得られない。 反対にＮｏ．１６は時効温度が高すぎるため固溶するＢ
ｅが多すぎ熱伝導率が低い。さらにＮｏ．１７はＢｅ量
が少ないため十分な強度、耐衝撃性が得られない。また
Ｎｏ．１８は副成分が多すぎるため強度、耐衝撃性は十
分であるが熱伝導率が低い結果となった。
好な高温強度、熱伝導性、耐衝撃性を有しているのに対
し、比較合金のＮｏ．１２は溶体化処理温度が低すぎて
十分な強度が得られず、耐衝撃性も低いことが判る。ま
たＮｏ．１３は冷却速度が遅すぎて同様に十分な強度、
耐衝撃性が得られない。同様にＮｏ．１４は冷間加工度
が低すぎるため十分な強度、耐衝撃性が得られない。さ
らにＮｏ．１５は時効温度が低いため１０時間という長
い時間時効しても十分な強度、耐衝撃性が得られない。 反対にＮｏ．１６は時効温度が高すぎるため固溶するＢ
ｅが多すぎ熱伝導率が低い。さらにＮｏ．１７はＢｅ量
が少ないため十分な強度、耐衝撃性が得られない。また
Ｎｏ．１８は副成分が多すぎるため強度、耐衝撃性は十
分であるが熱伝導率が低い結果となった。
【００１７】
【発明の効果】以上説明した本発明合金は高強度で高温
強度に優れ、耐衝撃性も優れており、また熱伝導率も高
いためプラスチック成形の所要時間が大幅に短縮でき生
産性の向上が期待できる効果は大きい。さらに本発明の
製造方法によれば、溶体化が十分であり、その後の時効
処理で高強度の材料が得られ、かつ加工性が良好なプラ
スチック成形金型用材料が得られ、さらに加工度２０％
以上で冷間加工を行なうから、目標とする高い硬度が容
易に得られる。また２５０〜５００℃で時効処理を行な
うから、十分な硬度および熱伝導性が得られる。
強度に優れ、耐衝撃性も優れており、また熱伝導率も高
いためプラスチック成形の所要時間が大幅に短縮でき生
産性の向上が期待できる効果は大きい。さらに本発明の
製造方法によれば、溶体化が十分であり、その後の時効
処理で高強度の材料が得られ、かつ加工性が良好なプラ
スチック成形金型用材料が得られ、さらに加工度２０％
以上で冷間加工を行なうから、目標とする高い硬度が容
易に得られる。また２５０〜５００℃で時効処理を行な
うから、十分な硬度および熱伝導性が得られる。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｂｅ：０．１〜１．５ｗｔ％を含有し
、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなることを特徴と
する高強度高熱伝導性プラスチック成形金型用銅合金。 - 【請求項２】 Ｂｅ：０．１〜１．５ｗｔ％を含有し
、副成分としてＺｎ，Ｐ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍ
ｎ，Ｓｂ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ａｇ，Ｐｂ
，Ｂ，Ｎｉ，Ｓｉ，ランタノイド系元素からなる群の１
種または２種以上を０．００１〜３．０ｗｔ％含有し、
残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
る高強度高熱伝導性プラスチック成形金型用銅合金。 - 【請求項３】 第１項および第２項記載の銅合金にお
いて熱間鍛造後６００℃以上で溶体化処理を行ない、そ
の後１℃／秒以上の冷却速度で冷却し、その後加工度２
０％以上で冷間加工を行なった後２５０〜５００℃で時
効処理を行なうことを特徴とする高強度高熱伝導性プラ
スチック成形金型用銅合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41330390A JPH04221031A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 高強度高熱伝導性プラスチック成形金型用銅合金およびその製造方法。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41330390A JPH04221031A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 高強度高熱伝導性プラスチック成形金型用銅合金およびその製造方法。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221031A true JPH04221031A (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=18521975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41330390A Pending JPH04221031A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 高強度高熱伝導性プラスチック成形金型用銅合金およびその製造方法。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04221031A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08302451A (ja) * | 1995-02-01 | 1996-11-19 | Brush Wellman Inc | 合金の変成処理方法及びその合金製品 |
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| US6231700B1 (en) * | 1998-01-09 | 2001-05-15 | South Dakota School Of Mines And Technology | Boron-copper-magnesium-tin alloy and method for making same |
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| US7172665B2 (en) * | 2002-02-21 | 2007-02-06 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Cu-based alloy and method of manufacturing high strength and high thermal conductive forged article using the same |
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| WO2002000949A3 (en) * | 2000-06-26 | 2009-08-06 | Olin Corp | Copper alloy having improved stress relaxation resistance |
| WO2009119237A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 日本碍子株式会社 | ベリリウム銅鍛造バルク体 |
| US20140190596A1 (en) * | 2011-03-31 | 2014-07-10 | Tohoku University | Copper alloy and method of manufacturing copper alloy |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP41330390A patent/JPH04221031A/ja active Pending
Cited By (14)
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| KR101467617B1 (ko) * | 2008-03-28 | 2014-12-01 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 베릴륨구리 단조 벌크체 |
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| US9666325B2 (en) * | 2011-03-31 | 2017-05-30 | Tohoku University | Copper alloy and method of manufacturing copper alloy |
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