JPH0713283B2

JPH0713283B2 - ベリリウム銅合金の製造方法

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Publication number: JPH0713283B2
Application number: JP58157707A
Authority: JP
Inventors: シヤ−ウツド・ゴ−ルドステイン; ヘンリイ・テイ−・マツクレランド; ポ−ル・ジエイ・シヤ−ブナ−
Original assignee: キヤボツト・コ−ポレ−シヨン
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1983-08-29
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: FR2532662B1; GB8322584D0; JPS5959851A; FR2532662A1; DE3331654A1; GB2126247A; CA1207166A; US4425168A; GB2126247B

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ベリリウム銅合金の製造方法に関する。

ベリリウム銅合金は、コネクタ（接続子）などに使用す
る複雑な形状の部品として成形される。このような用途
に供される材料は、強く且つ成形可能でなければならな
い。

コネクタがますますミニアチユアコネクタの方向に進む
傾向にあることから、強度をほとんどまたは全く犠性に
することなく、成形性が改良されたベリリウム銅合金に
対する需要が生じるようになつた。

本発明によつて、このような合金とその製造方法が提供
される。コネクタに使用するための改良された展伸硬化
ベリリウム銅合金に関する２つの文献があるが、その中
の一つは「コネクタ用の展伸硬化改良ベリリウム合金」
と題するもので、他の一つは「コネクタ用の改良された
展伸硬化ベリリウム合金の諸特性」と題するものであ
る。

第１番目の文献は1980年の第13回コネクタ年次シンポジ
ウムに於て発表され、２番目の文献は「電気コネクタの
研究グループ」の題名で、1981年11月のコネクタに関す
る第14回コネクタ年次シンポジウムのために準備された
ものである。これ以外にも、いくつかの文献がベリリウ
ム銅合金と処理法について開示している。これらの文献
中には、アメリカ国特許1,974,839;1,975,113;2,257,70
8;2,412,447;3,138,493;3,196,006;3,536,540;3,753,69
6;3,841,922;3,985,589および4,179,314などがある。上
記の各参考文献のどれも本願発明を開示してはいない
が、前記のアメリカ特許1,974,839が最も近い技術であ
ると考えられる。しかし前記アメリカ特許1,974,839
は、強度をほとんど、又は全く犠性にすることなく、成
形性を向上させる方法については開示していない。つま
り本発明について開示しているものではない。

従つて本発明の目的は、強度をほとんどまたは全く犠性
にすることなく成形性が改良されたベリリウム銅合金の
製造方法とを提供することである。本発明の前記の目的
ならびにその他の目的は、本明細書の一部を形成すると
ころの添付の図面に関連して述べる以下の詳細な説明に
よつて明白になる。

第１図は、本発明によつて処理した試片の180゜曲げ半
径Ｒの厚さＴに対する比（R/T）に対して降伏強度をプ
ロツトした図で；第２図は254℃（490゜F）で６時間硬
化処理後の試料の倍率500×の顕微鏡写真、第３図は316
℃（600゜F）で応力除去焼なまし後の試料の倍率500×
の顕微鏡写真である。

本発明はベリリウム銅合金を製造する方法を提供する。

この方法は下記の諸工程を含むものである。

ベリリウム銅合金の溶湯を準備し；前記溶湯を鋳造し；
鋳造された前記ベリリウム銅合金を熱間加工し；前記ベ
リリウム銅合金を焼なまし；焼なまされた該ベリリウム
銅合金を冷間加工し、冷間加工された前記ベリリウム銅
合金を961℃から746℃の温度で溶体化焼なましを行な
い；前記溶体化焼なましされたベリリウム銅合金を204
℃から304℃の温度で硬化処理し；硬化処理されたベリ
リム銅合金を冷間加工し；さらに冷間加工された前記ベ
リリウム銅合金を204℃から371℃の温度で応力除去焼な
ましを行なうものであるが、熱間および冷間圧延は、そ
れぞれ、熱間および冷間加工の通常の手段によるもので
ある。

冷間加工されたベリリウム銅合金は691℃（1275゜F）か
ら746℃（1375゜F）までの温度、好適には699℃（1290
゜F）から723℃（1350゜F）の温度で溶体化焼なましを
受ける。

従来は、溶体化処理は一層高い温度範囲、つまり788℃
（1450゜F）から804℃（1480゜F）までの温度で行なわ
れていた。

温度を高くすれば、焼なましの時間を短縮させ、従つて
生産速度を上昇させる。一方温度を低くすれば結晶粒子
が微細になる。

本発明に於て低目の温度の採用しいてることが、何故に
有利であるかは確実ではないが、低目の温度での処理が
結晶粒の微細化に寄与し、それが成形加工性の向上をも
たらすものと推定できる。微細な結晶粒を有する材料
は、表面のはく離（orange peel）を起す懸念が一層低
下する。

ある温度での保持時間は、いくつかの周知の因子に依存
するので、一義的に設定することはできない。通常、保
持時間は12分以下で５分以下が多い。

焼なまされたベリリウム銅合金は204℃（400゜F）から3
04℃（580゜F）の温度で所望の機械的性質が得られるよ
うに硬化処理（時効処理）を受けるが、232℃（450゜
F）から260℃（510゜F）の温度が好適である。

硬化処理は304℃（580゜F）か、それ以下の温度で行な
われるが、その理由は、より高温では好ましくない析出
物が形成されるものと信じられるからである。

この温度での保持時間も、周知のいくつかの因子に依存
するので一つの固定的なやり方で設定することはできな
い。

一般に２時間以上必要であつて、３時間以上になること
が多い。硬化処理された材料は、その強度を上昇させる
ために冷間加工される。

冷間加工は、通常材料の最終寸法になるまで行なわれ
る。一般に、少くとも３％の厚さの低減を生じるが、通
常は10％以上になる。

冷間加工された材料は、204℃（400゜F）から371℃（70
0゜F）までの温度で、応力除去焼なましを受ける。この
応力除去焼なましは、一般に260℃（500゜F）から343℃
（650゜F）で、通常304℃（580゜F）から327℃（620゜
F）である。応力除去焼なましは、強度を顕著に犠性に
することなく、冷間加工された材料の成形性を向上させ
る。

この温度での保持時間も、各種の周知の因子に依存する
ので、一義的に設定することはできない。一般に７分よ
りは少く、通常５分より少ない。本発明の特徴部分より
前の諸工程については、詳細には述べない。それらは当
業者には公知であり、本明細書中に既に引用した諸文献
に開示されている。

本発明の方法として、中間冷間加工サイズでの過時効熱
処理を含んでもよく、また好ましくは含むべきである。
この処理は、691℃（1275゜F）から746℃（1375゜F）ま
での温度で行なう溶体化焼なましの前に行なう。

この処理は、一般に少くとも482℃（900゜F）の温度
で、少くとも６時間、通常は少くとも538℃（1000゜F）
の温度で少くとも８時間行なう。

本発明の方法は、どのようなベリリウム銅合金にも適用
可能である。

これらの合金は0.4〜2.5％のベリリウムと、コバルトと
ニツケルから成る群からの合金元素3.5％までと、チタ
ンとジルコニウムからなる群からの合金元素0.5％まで
と、少くとも90％の銅とを含有する。

処理済の合金は、等軸結晶粒であることが特徴であり、
結晶粒の平均粒度は９ミクロンよりも小さい。実質的に
全部（85％以上ｎの）結晶粒のサイズは、12ミクロン以
下である。好適な組織としては、平均結晶粒度が７ミク
ロンよりも小さく実質的に全結晶粒（85％以上）が10ミ
クロンよりも小さいことである。合金のベリリウム含有
量は1.5％から2.0％の間である。望ましくないとされて
いる粒界析出物は通常１％未満に限定される。合金は降
伏強さと、厚さに対する180曲゜げ半径の比の関係が第
１図のハツチング部の領域内にあることを特徴としてい
る。第１図については下記に述べる。結晶粒度の決定は
ASTMのE112−81の指定によつた。

以下に示す実施例は、本発明のいくつかの特徴を示すも
のである。

実施例１ベリリウム銅を溶解し、鋳造し、7.62mm（0.3インチ）
の厚さまで熱間圧延し、約799℃（1470゜F）の温度で約
３時間焼なました、22.9ミリ（0.09インチ）の厚さまで
冷間圧延し約802℃（1475゜F）で焼なまし（strand ann
eal）した、約0.635mm（0.025インチ）の厚さまで冷間
圧延し約802℃（1475゜F）で中間焼なましを行なつた。
566℃（1050゜F）で10時間熱処理し約0.239mm（0.0094
インチ）まで冷間圧延した、704℃（1300゜F）でストラ
ンド焼なました。下記の方法で時効処理即ち硬化処理を
行ない、下記の方法で冷間加工し塩浴中で316℃（600゜
F）の応力除去焼なましを行なつた。

704℃（1300゜F）でのストランド焼なましは、約6.1m
（20フイート）の加熱域のある炉中で、１分当り1.62m
（5.3フイート）の速度で行なつた。

アンダエージング即ち硬化処理は３種の異なる温度〔24
3℃（470゜F）、249℃（480゜F）、254℃（490゜F）〕
で３種の異なる時間（4,5および６時間）の組み合せで
行なうようにした。冷間圧延は、目標厚さを３種の異な
る厚さ〔0.213mm（0.084インチ）、0.198mm（0.078イン
チ）、0.193mm（0.076インチ）〕として行なつた。

時効硬化即ち硬化処理の可変条件（温度と時間）の組み
合わせにより、９種のサンプルが得られ、圧延条件（厚
さ）の変化により組合せ数は27に増加した。冷間圧延し
たベリリウム銅合金条件の化学成分を以下の第Ｉ表に示
す。

第Ｉ表合金元素重量％ Be 1.91 Fe 0.10 Si 0.14 Al 0.03 Co 0.28 Sn 0.03 Pb 0.001 Zn ＜0.01 Ni 0.04 Cr 0.005 Mn 0.005 Ag 0.01 アンダエージング即ち硬化処理した試料を圧延方向に平
行に引張強さと、0.2％降伏強さと伸びの測定を行なつ
た。

これらの試料は、最終厚さまでの冷間圧延は行なわなか
つた。試験結果は下記II表に示す。

時効即硬化処理後最終寸法まで冷間圧延した試料につき
引張強さ、0.2％降伏強さおよび伸びの測定を行なつ
た。各試料を下記第III表に表示し、試験結果を第IV表
に表示する。

時効処理即ち硬化処理し、最終厚さまで冷間圧延しさら
に応力除去焼鈍を行なつた試料について、引張強さ、２
％降伏強さ（耐力）、伸びおよび厚さに対する180゜曲
げ半径比（R/T）の試験を行なつた。各試料を第Ｖ表に
表示し試験結果を下記第VI表に表示した。

試料は180゜の角度で指定された内径曲率にまで曲げ
た。試料はその両端面において試料取付具の丸味のある
肩部上に支持した。前記両支持部の中間部にマンドレル
を当て荷重を加えた。

不良判定のためには、曲げ試験後に試料の引張り側表面
にクラツクが発生するか否かを判定の基準として採用し
た。

記号Ａ′からAA′までの試料中Ｈ、Ｊ、Ｋ、ＬおよびＱ
を除き降伏強さとR/T値との関係をプロツトした結果、
第１図の斜線ハツチング部が得られた。このハツチング
部は、本発明に従つて処理された場合に特定のR/T値に
対し期待することのできる降伏強さの範囲を示すもので
あり、逆に言えば、特定の降伏強さに対し期待し得るR/
T値の範囲を示すものである。この斜線ハツチング域
は、今日までに示された特性に対しより有効に対比でき
る特性を結合して示すものである。それらは、同一降伏
強さに対する低目のR/T値と逆に、高目のR/T値を示して
いる。第II、IVおよび第VI表を比較すると、冷間加工に
よつて時効処理された材料の強度がいかに改良される
か、また応力除去焼なましにより、冷間加工された材料
の強度を大きく犠性にすることなく成形性を顕著に改良
できることが判る。

本発明は、時効処理即ち硬化処理と、時効済即ち硬化処
理済材料の冷間加工とさらに応力除去焼なましとを使用
するものである。

254℃（490゜F）で６時間の硬化した材料の倍率500×の
顕微鏡写真を第２図として示す。材料は等軸結晶粒であ
ることを特徴としていて、平均粒度は６ミクロンであ
る。

実質的に全部（85％以上）の粒のサイズは、10ミクロン
よりも小さい。

粒界析出物は１％よりも少ない。結晶粒度の測定はASTM
E112−81の指定によつて行なつた。

実施例II ベリリウム銅合金を溶解、鋳造し約7.6mm厚まで熱間圧
延し約799℃（1470゜F）で約３時間焼なまし、さらに厚
さ2.29mm（0.09インチ）まで冷間圧延し約802℃（1475
゜F）で焼鈍（strand anneal）した、さらに厚さ1.14mm
（0.045インチ）まで冷間圧延し、約802℃（1475゜F）
で焼鈍（strand anneal）した。次に566℃（1050゜F）
で10時間熱処理し0.41mm（0.016インチ）まで冷間圧延
した。

704℃（1300゜F）で焼鈍（strand anneal）し、243℃
（470゜F）で5.5時間時効処理即ち硬化処理し、0.356mm
（0.014インチ）の厚さまで冷間圧延し、316℃（600゜
F）で応力除去焼なましを行なつた。前記の704℃（1300
゜F）の焼なましは高温域の長さが6.1m（20フイート）
ある炉中で、１分当り1.62m（5.3フイート）の送り速度
で行なつた。

前記の316℃（600゜F）の応力除去焼なましは、12.2m
（40フイート）の長さの炉中で１分当り2.93m（9.6フイ
ート）の送り速度で行なつた。

冷間圧延されたベリリウム銅合金条の化学成分を第VII
表に示す。

第VII表元素名重量％^＊ Be 1.94 Fe 0.10 Si 0.14 Al 0.05 Co 0.22 Sn 0.03 Pb 0.002 Zn 0.03 Ni 0.06 Cr 0.005 Mn 0.010 Ag 0.01 ＊２つの測定値の平均値試料の引張強さ、0.2％降伏強さおよび伸びを測定し
た。

試験結果を下記第VIII表に示す。

試料を実施例Ｉの場合と同様、厚さに対する180゜曲げ
半径の比（R/T）の測定を行なつた。試験結果は最も注
目に価するものであつて、測定試料の85パーセントがR/
T値が約１であつた。また測定試料の85％以上が第１図
の斜線ハツチング域内に入つた。

応力除去焼なましを行なつた試料の顕微鏡組織写真（50
0×）を第３図として示す。本材料の特徴は等軸結晶粒
であることである。材料の平均結晶粒度は６ミクロンで
ある。

実質的に全部（85％以上）の結晶粒の大きさが10ミクロ
ン未満であり、結晶粒界析出物は１％未満であつた。結
晶粒度の測定はASTM E112−81に従つて行なつた。

特定の実施例に関連してこゝに開示した本発明の新規な
原理から、他の変更や応用が可能であることが明白に理
解されるであろう。従つて、添付の特許請求の範囲の精
神を解釈するに当つては、本明細書中に記載された特定
の実施例に限定さるべきでないことを望むものである。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明によつて処理した試料の降伏強さと、
厚さに対する90゜曲げ半径の比との関係をプロツトした
図、第２図は、254℃（490゜F）で６時間硬化処理した試料
の倍率500×での顕微鏡写真で、第３図は、316℃（600゜F）で応力除去焼なましを行な
つた試料の倍率500×での顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭49−18715（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベリリウム銅合金の溶湯を準備し；前記溶
湯を鋳造し；鋳造された前記ベリリウム銅合金を熱間加
工し；前記ベリリウム銅合金を焼なまし；焼なまされた
該ベリリウム銅合金を冷間加工し、冷間加工された前記
ベリリウム銅合金を691℃から746℃の温度で溶体化焼な
ましを行ない；前記溶体化焼なましされたベリリウム銅
合金を204℃から304℃の温度で硬化処理し；硬化処理さ
れたベリリウム銅合金を冷間加工し；さらに冷間加工さ
れた前記ベリリウム銅合金を204℃から371℃の温度で応
力除去焼なましを行なう、ベリリウム銅合金の製造方
法。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、冷間加工されたベリリウム銅合金の溶体化焼なまし
は699℃から732℃の温度でおこなわれるベリリウム銅合
金の製造方法。
【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、前記の691℃から746℃までの温度での溶体化焼なま
しが12分未満の時間行なわれるベリリウム銅合金の製造
方法。
【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載の方法におい
て、691℃から746℃までの温度での溶体化焼なましが５
分未満の時間行なわれるベリリウム銅合金の製造方法。
【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、溶体化焼なまされたベリリウム銅合金の硬化処理
は、232℃から266℃の温度でおこなわれる方法。
【請求項６】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、204℃から304℃までの温度での硬化処理が少くとも
２時間行なわれる前記方法。
【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載の方法におい
て、204℃から304℃までの温度での硬化処理が少くとも
３時間行なわれる前記方法。
【請求項８】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、硬化処理されたベリリウム銅合金が最終寸法まで冷
間加工される前記方法。
【請求項９】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、硬化処理後のベリリウム銅合金の冷間加工が少くと
も３％の肉厚低減を生ずるものである前記方法。
【請求項１０】特許請求の範囲第９項に記載の方法にお
いて、溶体化焼なましされ且つ硬化処理されたベリリウ
ム銅合金に対する冷間加工が少くとも10％の肉厚低減を
生ずるものである前記方法。
【請求項１１】特許請求の範囲第１項に記載の方法にお
いて、硬化処理され且つ冷間加工されたベリリウム銅合
金の応力除去焼なましが260℃から343℃の温度でおこな
われる前記方法。
【請求項１２】特許請求の範囲第11項に記載の方法にお
いて、硬化処理され且つ冷間加工されたベリリウム銅合
金の応力除去焼なましが304℃から326℃の温度でおこな
われる前記方法。
【請求項１３】特許請求の範囲第１項に記載の方法にお
いて、204℃から371℃までの温度での応力除去焼なまし
が７分より短い時間で行なわれる前記方法。
【請求項１４】特許請求の範囲第13項に記載の方法にお
いて、204℃から371℃までの温度での応力除去焼なまし
が５分より短い時間で行なわれる前記方法。
【請求項１５】ベリリウム銅合金の溶湯を準備し；前記
溶湯を鋳造し；鋳造された前記ベリリウム銅合金を熱間
加工し；前記ベリリウム銅合金を焼なまし；焼なまされ
た該ベリリウム銅合金を冷間加工し、冷間加工された前
記ベリリウム銅合金に対し冷間加工寸法の状態で且つ少
なくとも482℃の温度で少なくとも６時間の熱処理をお
こない；熱処理された前記ベリリウム銅合金を691℃か
ら746℃の温度で溶体化焼なましを行ない；前記溶体化
焼なましされたベリリウム銅合金を204℃から304℃の温
度で硬化処理し；硬化処理されたベリリウム銅合金を冷
間加工し；さらに冷間加工された前記ベリリウム銅合金
を204℃から371℃の温度で応力除去焼なましを行なう、
ベリリウム銅合金の製造方法。
【請求項１６】ベリリウム銅合金の溶湯を準備し；前記
溶湯を鋳造し；鋳造された前記ベリリウム銅合金を熱間
加工し；前記ベリリウム銅合金を焼なまし；焼なまされ
た該ベリリウム銅合金を冷間加工し、冷間加工された前
記ベリリウム銅合金に対し冷間加工寸法の状態でかつ少
くとも538℃の温度で少くとも８時間の熱処理をおこな
い；熱処理されたベリリウム銅合金を691℃から746℃の
温度で溶体化焼なましを行ない；前記溶体化焼なましさ
れたベリリウム銅合金を204℃から304℃の温度で硬化処
理し；硬化処理されたベリリウム銅合金を冷間加工し；
さらに冷間加工された前記ベリリウム銅合金を204℃か
ら371℃の温度で応力除去焼なましを行なう、ベリリウ
ム銅合金の製造方法。