JPH093572A - ベリリウム銅合金 - Google Patents
ベリリウム銅合金Info
- Publication number
- JPH093572A JPH093572A JP14742195A JP14742195A JPH093572A JP H093572 A JPH093572 A JP H093572A JP 14742195 A JP14742195 A JP 14742195A JP 14742195 A JP14742195 A JP 14742195A JP H093572 A JPH093572 A JP H093572A
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- Japan
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- thermal conductivity
- hardness
- copper alloy
- beryllium
- balance
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- Pending
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 Be：0.3 〜0.8 wt％、
Ni：3.0 〜6.0 wt％および
Al：0.7 〜2.0 wt％
を含み、残部は実質的にCuの組成とする。
【効果】 熱伝導性−硬さバランスに優れ、しかも安価
なベリリウム銅合金を得ることができる。
なベリリウム銅合金を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ベリリウム銅合金に
関し、とくにシェル中子造型用金型および樹脂成形用金
型の素材として好適なものである。
関し、とくにシェル中子造型用金型および樹脂成形用金
型の素材として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】シェル中子造型用および樹脂成形用の金
型材料としては、これまで、安価な鉄鋼材（炭素鋼、鋳
鉄および特殊鋼等）が一般的に使用されてきたが、幾つ
かの解決すべき問題をかかえていることから、最近、か
ような金型材料として銅合金の使用が試みられている。
しかしながら、この銅合金においても、必ずしも全ての
点で満足できる特性をそなえているわけではなく、その
解決が望まれていた。
型材料としては、これまで、安価な鉄鋼材（炭素鋼、鋳
鉄および特殊鋼等）が一般的に使用されてきたが、幾つ
かの解決すべき問題をかかえていることから、最近、か
ような金型材料として銅合金の使用が試みられている。
しかしながら、この銅合金においても、必ずしも全ての
点で満足できる特性をそなえているわけではなく、その
解決が望まれていた。
【０００３】ここで、この種用途の材料に要求される要
件ならびにかかる要件に対する従来の鉄鋼材および銅合
金の適合性は、次のとおりである。 (1) 金型の作製、メンテナンスが安価であること。この
ためには、単に材料費が安いだけでなく、切削加工、放
電加工および溶接補修の難易が問題となる。まず、材料
費については、鉄鋼材の方が銅合金よりも安い。また、
切削加工のためには適度な硬さを必要とするが、この点
でも鉄鋼材の方が優れている。さらに、放電加工および
溶接補修のためには、熱伝導性はあまり高くない方が好
ましいが、この点でも鉄鋼材の方が優れている。
件ならびにかかる要件に対する従来の鉄鋼材および銅合
金の適合性は、次のとおりである。 (1) 金型の作製、メンテナンスが安価であること。この
ためには、単に材料費が安いだけでなく、切削加工、放
電加工および溶接補修の難易が問題となる。まず、材料
費については、鉄鋼材の方が銅合金よりも安い。また、
切削加工のためには適度な硬さを必要とするが、この点
でも鉄鋼材の方が優れている。さらに、放電加工および
溶接補修のためには、熱伝導性はあまり高くない方が好
ましいが、この点でも鉄鋼材の方が優れている。
【０００４】(2) 成形品の形状・品質に優れること。こ
のためには、熱伝導率は高い方が好ましいので、銅合金
の方が有利である。すなわち、熱伝導率が低いと、焼成
時に金型に温度むらが生じるが，この温度むらが大きい
と、シェルに焼成むらが生じるだけでなく、金型の異常
変形によりシェルにバリが発生して、その除去作業が必
要となる。この点、熱伝導率が高ければ、金型温度を均
一に保つことができ、またインサート等による局部冷却
も効果的に実施できるので、成形品における反りやヒ
ケ、割れ等の欠陥の発生を有利に軽減できる効果もあ
る。
のためには、熱伝導率は高い方が好ましいので、銅合金
の方が有利である。すなわち、熱伝導率が低いと、焼成
時に金型に温度むらが生じるが，この温度むらが大きい
と、シェルに焼成むらが生じるだけでなく、金型の異常
変形によりシェルにバリが発生して、その除去作業が必
要となる。この点、熱伝導率が高ければ、金型温度を均
一に保つことができ、またインサート等による局部冷却
も効果的に実施できるので、成形品における反りやヒ
ケ、割れ等の欠陥の発生を有利に軽減できる効果もあ
る。
【０００５】(3) 造型、成形時間が短いこと。金型の熱
伝導性が高ければ、金型の昇温時間およびシェルの造型
時間が短時間で済み、また高温樹脂装入→成形→冷却硬
化のサイクルも短縮できる。従って、このためには、銅
合金の方が優れている。
伝導性が高ければ、金型の昇温時間およびシェルの造型
時間が短時間で済み、また高温樹脂装入→成形→冷却硬
化のサイクルも短縮できる。従って、このためには、銅
合金の方が優れている。
【０００６】(4) 金型寿命が長いこと。砂や樹脂の流動
による摩耗に耐えて長時間使用するためには、耐摩耗性
および強度が必要であり、この点では鉄鋼材が優れてい
る。
による摩耗に耐えて長時間使用するためには、耐摩耗性
および強度が必要であり、この点では鉄鋼材が優れてい
る。
【０００７】上述したとおり、鉄鋼材および銅合金いず
れにも一長一短があり、(1)〜(4) の要件全てにわたっ
て良好な材料は未だ開発されていない。すなわち、鉄鋼
材は、上記(1), (4)の要件は満たすものの、(2), (3)に
は難があり、一方銅合金はその逆である。なお、上記
(2), (3), (4) の要件を満足するものとして、ベリリウ
ム銅合金（JIS C 1720）が開発されたが、この合金は、
非常に高価な原料であるベリリウムを多量に使用するこ
とから、材料費が極めて高くつくため、工業的規模での
使用は望み得ない。
れにも一長一短があり、(1)〜(4) の要件全てにわたっ
て良好な材料は未だ開発されていない。すなわち、鉄鋼
材は、上記(1), (4)の要件は満たすものの、(2), (3)に
は難があり、一方銅合金はその逆である。なお、上記
(2), (3), (4) の要件を満足するものとして、ベリリウ
ム銅合金（JIS C 1720）が開発されたが、この合金は、
非常に高価な原料であるベリリウムを多量に使用するこ
とから、材料費が極めて高くつくため、工業的規模での
使用は望み得ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、熱伝導性と硬さバランスに
優れ、しかも安価で工業的規模での利用が可能な金型用
材料を提案することを目的とする。
題を有利に解決するもので、熱伝導性と硬さバランスに
優れ、しかも安価で工業的規模での利用が可能な金型用
材料を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】まず、この発明の解明経
緯について説明する。さて発明者らは、金型用材料とし
ての最適の熱伝導性−硬さバランスを見出すべく、まず
材料の硬さに関し、切削加工の面からその実施が容易に
可能な硬さの最高値について調査した。その結果、かか
る硬さの上限値はブリネル硬さで 260程度であることが
判明した。一方、硬さがあまりに低いと耐摩耗性に問題
が生じるので、この点からブリネル硬さの下限値を求め
たところブリネル硬さで 220以上であれば耐摩耗性の点
でも問題がないことが判明した。次に、放電加工および
溶接補修の観点から、許容できる熱伝導性の上限値につ
いて検討したところ、熱伝導度が0.32 cal/s・cm・℃ま
でであれば、この点に問題はないことが確認された。一
方、成形品の形状・品質の維持および造型、成形時間の
短縮の観点からは、熱伝導性は0.25 cal/s・cm・℃以上
とする必要があることが判明した。
緯について説明する。さて発明者らは、金型用材料とし
ての最適の熱伝導性−硬さバランスを見出すべく、まず
材料の硬さに関し、切削加工の面からその実施が容易に
可能な硬さの最高値について調査した。その結果、かか
る硬さの上限値はブリネル硬さで 260程度であることが
判明した。一方、硬さがあまりに低いと耐摩耗性に問題
が生じるので、この点からブリネル硬さの下限値を求め
たところブリネル硬さで 220以上であれば耐摩耗性の点
でも問題がないことが判明した。次に、放電加工および
溶接補修の観点から、許容できる熱伝導性の上限値につ
いて検討したところ、熱伝導度が0.32 cal/s・cm・℃ま
でであれば、この点に問題はないことが確認された。一
方、成形品の形状・品質の維持および造型、成形時間の
短縮の観点からは、熱伝導性は0.25 cal/s・cm・℃以上
とする必要があることが判明した。
【００１０】そこで、発明者らは、硬さおよび熱伝導性
が上記の好適範囲を満足する材料を開発すべく、鋭意研
究を重ねた結果、試行錯誤の末に下記の組成になるベリ
リウム銅合金を開発し、この発明を完成させたのであ
る。
が上記の好適範囲を満足する材料を開発すべく、鋭意研
究を重ねた結果、試行錯誤の末に下記の組成になるベリ
リウム銅合金を開発し、この発明を完成させたのであ
る。
【００１１】すなわち、この発明は、 Be：0.3 〜0.8 wt％、 Ni：3.0 〜6.0 wt％および Al：0.7 〜2.0 wt％ を含み、残部は実質的にCuの組成になるベリリウム銅合
金（第１発明）である。
金（第１発明）である。
【００１２】また、この発明は、上記の第１発明におい
て、さらに Co：0.1 〜0.5 wt％ を含有させたベリリウム銅合金（第２発明）である。
て、さらに Co：0.1 〜0.5 wt％ を含有させたベリリウム銅合金（第２発明）である。
【００１３】
【作用】この発明において、材料の成分組成を上記の範
囲に限定した理由について述べる。 Be：0.3 〜0.8 wt％ Beは、NiやCoとの結合によりNiBeやCoBe化合物を形成し
て強度ひいては硬度の向上に有効に寄与するが、含有量
が 0.3wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方
0.8wt％を超えると強度が高くなりすぎ、また価格の面
でも不利となるので、 0.2〜0.8 wt％の範囲に限定し
た。
囲に限定した理由について述べる。 Be：0.3 〜0.8 wt％ Beは、NiやCoとの結合によりNiBeやCoBe化合物を形成し
て強度ひいては硬度の向上に有効に寄与するが、含有量
が 0.3wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方
0.8wt％を超えると強度が高くなりすぎ、また価格の面
でも不利となるので、 0.2〜0.8 wt％の範囲に限定し
た。
【００１４】Ni：3.0 〜6.0 wt％ Niは、NiBeやNi3Al 化合物の形成により、強度ひいては
硬度を向上させる有用元素であるが、含有量が 3.0wt％
に満たないと強度が不足し、一方 6.0wt％を超えると合
金の融点が上昇して溶接が困難になるので、含有量は
3.0〜6.0 wt％の範囲に限定した。
硬度を向上させる有用元素であるが、含有量が 3.0wt％
に満たないと強度が不足し、一方 6.0wt％を超えると合
金の融点が上昇して溶接が困難になるので、含有量は
3.0〜6.0 wt％の範囲に限定した。
【００１５】Al：0.7 〜2.0 wt％ Alは、 Ni3Al化合物の形成による強度向上の他、熱伝導
性の調節に有用な元素であるが、含有量が 0.7wt％未満
では熱伝導度が高くなりすぎ、一方 2.0wt％を超えると
熱伝導度が低くなりすぎるので、 0.7〜2.0 wt％の範囲
に限定した。
性の調節に有用な元素であるが、含有量が 0.7wt％未満
では熱伝導度が高くなりすぎ、一方 2.0wt％を超えると
熱伝導度が低くなりすぎるので、 0.7〜2.0 wt％の範囲
に限定した。
【００１６】Co：0.1 〜0.5 wt％ Coは、CoBe化合物の形成によって強度の向上に寄与する
が、含有量が 0.1wt％未満ではその添加効果に乏しく、
一方 0.5wt％を超えて多量に含有されると脆化により熱
間加工性が阻害されるので、 0.1〜0.5 wt％の範囲に限
定した。
が、含有量が 0.1wt％未満ではその添加効果に乏しく、
一方 0.5wt％を超えて多量に含有されると脆化により熱
間加工性が阻害されるので、 0.1〜0.5 wt％の範囲に限
定した。
【００１７】次に、この発明のベリリウム銅合金の製造
方法について説明する。本合金は、析出硬化型合金であ
るため、溶体化処理と時効処理の２ステップの熱処理を
施すことが必要であり、それぞれ 850〜1000℃、 400〜
500 ℃で処理することが好ましい。本合金は、上記の熱
処理を除けば、他の一般の銅基合金と同様の製造法によ
って製造することができ、かくして、硬さがブリネル硬
さで 220〜260 程度でかつ、熱伝導度が0.25〜0.32 cal
/s・cm・℃程度の熱伝導性−硬さバランスに優れた金型
用材料が得られるのである。参考のために、この発明で
目標とした熱伝導性および硬さの好適範囲を、従来材の
それと比較して、図１に示す。
方法について説明する。本合金は、析出硬化型合金であ
るため、溶体化処理と時効処理の２ステップの熱処理を
施すことが必要であり、それぞれ 850〜1000℃、 400〜
500 ℃で処理することが好ましい。本合金は、上記の熱
処理を除けば、他の一般の銅基合金と同様の製造法によ
って製造することができ、かくして、硬さがブリネル硬
さで 220〜260 程度でかつ、熱伝導度が0.25〜0.32 cal
/s・cm・℃程度の熱伝導性−硬さバランスに優れた金型
用材料が得られるのである。参考のために、この発明で
目標とした熱伝導性および硬さの好適範囲を、従来材の
それと比較して、図１に示す。
【００１８】
【実施例】表１に示す種々の組成になるベリリウム銅合
金の鋳塊を、熱間塑性加工により粗成形したのち、 900
℃，１時間の溶体化処理を施した。ついで、中間成形
後、450 ℃，３時間の時効処理を施したのち、切削加工
により最終製品形状に仕上げた。かくして得られた各供
試材の硬さ（ＨB ）および熱伝導度について調査した結
果を表１に示す。なお、表１には、比較のため、従来材
である鋳鉄（FC25）、炭素鋼（S55C）、アルミ青銅（C6
191)およびジルコニウム入りクロム銅についての調査結
果も併せて示す。
金の鋳塊を、熱間塑性加工により粗成形したのち、 900
℃，１時間の溶体化処理を施した。ついで、中間成形
後、450 ℃，３時間の時効処理を施したのち、切削加工
により最終製品形状に仕上げた。かくして得られた各供
試材の硬さ（ＨB ）および熱伝導度について調査した結
果を表１に示す。なお、表１には、比較のため、従来材
である鋳鉄（FC25）、炭素鋼（S55C）、アルミ青銅（C6
191)およびジルコニウム入りクロム銅についての調査結
果も併せて示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】同表から明らかなように、この発明に従い
得られた合金はいずれも、硬さおよび熱伝導度が所定の
範囲を満足する優れた熱伝導性−硬さバランスをそなえ
ていたのに対し、従来材では所望の特性を得ることはで
きなかった。
得られた合金はいずれも、硬さおよび熱伝導度が所定の
範囲を満足する優れた熱伝導性−硬さバランスをそなえ
ていたのに対し、従来材では所望の特性を得ることはで
きなかった。
【００２１】
【発明の効果】かくして本発明によれば、とくにシェル
中子造型用や樹脂成形用の金型材料として好適な熱伝導
性−硬さバランスに優れしかも安価なベリリウム銅合金
を得ることができる。
中子造型用や樹脂成形用の金型材料として好適な熱伝導
性−硬さバランスに優れしかも安価なベリリウム銅合金
を得ることができる。
【図１】この発明で目標とした熱伝導性および硬さの好
適範囲を、従来材のそれと比較して示した図である。
適範囲を、従来材のそれと比較して示した図である。
Claims (2)
- 【請求項１】Be：0.3 〜0.8 wt％、 Ni：3.0 〜6.0 wt％および Al：0.7 〜2.0 wt％ を含み、残部は実質的にCuの組成になるベリリウム銅合
金。 - 【請求項２】Be：0.3 〜0.8 wt％、 Ni：3.0 〜6.0 wt％および Al：0.7 〜2.0 wt％ を含み、かつ Co：0.1 〜0.5 wt％ を含有し、残部は実質的にCuの組成になるベリリウム銅
合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14742195A JPH093572A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | ベリリウム銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14742195A JPH093572A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | ベリリウム銅合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH093572A true JPH093572A (ja) | 1997-01-07 |
Family
ID=15429940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14742195A Pending JPH093572A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | ベリリウム銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH093572A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7314530B2 (en) | 2001-10-02 | 2008-01-01 | Neomax Co., Ltd. | Press and magnet manufacturing method |
| CN113046594A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-29 | 郑州大学 | 一种高强高导热铜合金材料辊套及其制备方法 |
-
1995
- 1995-06-14 JP JP14742195A patent/JPH093572A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7314530B2 (en) | 2001-10-02 | 2008-01-01 | Neomax Co., Ltd. | Press and magnet manufacturing method |
| US7604468B2 (en) | 2001-10-02 | 2009-10-20 | Hitachi Metals, Ltd. | Press machine and method for producing magnet |
| CN113046594A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-29 | 郑州大学 | 一种高强高导热铜合金材料辊套及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990727 |