JPS5852546B2 - 高力ばね性ならびに耐食性にすぐれた銅合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた高力ばね性ならびに耐食性を有し
、かつ経済的に安価な銅合金に関するものである。

従来、適度の加工法と強度とを兼ね備えた銅合金として
黄銅が重宝され、電子および電気機器用のスイッチ、タ
ーミナル、コネクター、ホルダー、クリップ、リレー、
チップ、ソケットなど、主に高力はね性を必要とする機
能部品の製造に永年にわたって使用されてきたが、近年
、これら機能部品は、小型化、高性能化が進み、かつ、
その使用環境も非常に厳しいものとなってきたため、黄
銅の使用にも限界がみられるようになってきた。

すなわち、従来の黄銅では、強度、耐食性、そして応力
腐食割れに対する感受性の点で、近年の要求を満たすこ
とが困難になってきたからである。

そのため、黄銅の強度不足を補う目的で冷間加工度を上
げる試みもなされたが、このように冷間加工度を上げる
と、応力腐食性がますます高°まる現象が起り、その使
用範囲に制限を加えざるを得ないという問題点があった
。

このよう々ことから要求の厳しい用途の場合には、黄銅
に代えて洋白や９ん青銅が使用されてきたが、これらの
銅合金は、製品製造上加工性に困難を伴うことや、添加
含有元素として高価＆ＮｉやＳｎを用いることなどのた
めに、広汎かつ大量に使用する場合には経済性の面で問
題を有するものであった。

本発明者等は、上述のような、従来の黄銅や洋白、りん
青銅にみられる強度不足、耐食性の問題、応力腐食割れ
感受性の問題、あるいは、加工性、経済性の問題点を解
決して、経済的で、かつ高力ばね性、耐食性にともにす
ぐれた銅合金を見出し、近年、この種銅合金に要求され
ている種々の特性を満足すべく、あらゆる方面から鋭意
研究を行なった結果、Ｃｕ−Ｚｎ合金をベースとして、
これにＡｔ、Ｆｅ＞よびＮｉを添加含有すると、高力ば
ね性左らびに耐食性が大巾に改善された銅合金が得られ
るという知見を得るに至ったのである。

したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
もので、Ｚｎ ： １５．０〜３０．０％、Ａｔ：２、
０〜４．０％、Ｆｅ ： ０．１〜１．０％、Ｎｉ：０
．１〜２．０％（ただしＦｅ−）Ｎ ｉ ：０−４％以
上）、Ｃｕ ＞よび不可避不純物：残シ（以上重量％）
からなる組成を有し、高力ばね性および耐食性にすぐれ
、かつ安価で経済的にもすぐれている銅合金に特徴を有
するものである。

なか、この発明の銅合金に対しては伺らの技術的困難性
なく、鋳造、鍛造、押出し、熱間圧延、冷間圧延、引抜
きなどの加工手段を適用でき、これによって所望の部材
あるいは製品を製造できるものである。

ついで、この発明の銅合金にかいて、ｚｎ、Ａｔ。

Ｆｅ、およびＮｉの成分範囲を上述の通りに限定した技
術的理由を説明する。

（ａ） Ｚｎ Ｚｎ成分は、合金の機械的性質および耐食性を改善する
作用をもつと共に、比較的安価であることから、多くの
含有が望ましいが、３０ｑｂを越えて含有させると合金
組織中に第２相が形成されるようになると共に、応力腐
食割れ感受性が増大するようになることから、３０ｑｂ
を越えた含有は避けなければならない。

しかし１５％未満の含有では上記作用に所望の効果が得
られないので、その含有量を１５〜３０％と定めた。

（ｂ）ｈｔ Ａｔ成分には、その含有量の増大とともに、高力ばね性
および耐食性を向上させる作用があるが、その含有量が
４．０％を越えると溶解によるＡｔ損失が大きく女ると
共に、冷間圧延にかいて幅方向両端部に割れが発生しゃ
すく女るなど冷間加工法が悪くなるという問題を生ずる
。

一方、その含有量が２．０％未満では、高力はね性およ
び耐食性の向上に所望の効果が得られないことから、そ
の含有量を２．０〜４．０ｑｂと限定した。

（ｃ） Ｆｅ ＋Ｎｉ Ｆｅ＞よびＮｉ成分には、共に耐熱性、耐食性、および
強度を向上させる作用があり、特にＦｅはＮｉに比して
よう耐熱性を、またＮｉはＦｅ に比してより耐食性を
改善する作用があり、したがってＦｅとＮｉとが併用含
有された場合には、これら両成分によってもたらされる
相剰効果によって耐熱性督よび耐食性が共に著しく向上
するようになるのである。

しかし、Ｆｅ：０．１％未満の含有では耐熱性の点で、
またＮｉ ：０．１１未満の含有では耐食性の点で、さ
らにＦｅ ＋Ｎｉ’：０．４％未満の含有では、これら
両特性の点で所望の改善効果をはかることができない。

一方、１Ｏｑｂを越えてＦｅを含有させると、Ｆｅ粒子
が凝集するようになって組織の均一性が害なわれるよう
になう、また２、０多を越えてＮｉを含有させると加工
性が悪化するようになることから、それぞれＦｅ：０．
１〜１．０％、Ｎｉ ：０．１〜２．０ 釦こして、Ｆ
ｅ＋Ｎｉの合量で０，４多以上と定めたのである。

女か、この発明の銅合金は、不可避不純物として、Ｐｂ
＊ Ｓｎｔ Ｍｎｔ Ｃｏ、Ｓｌ−よびＰなどのうちの
１種または２種以上を含有するが、特に腐食のきびしい
環境下で適用される場合には、脱亜鉛防止を目的として
、Ａｓ、Ｓｂｓ＞よびＰのうちの１種または２種以上を
、それぞれ０．０２〜０．１０多程度含有させるとよい
。

また、この発明の銅合金で構成される部材や製品は、通
常の伸銅品製造の場合と同様々工程によって容易に製造
することができる。

すなわち、その製造態様の１例をあげれば、まず低周波
溝型溶解炉にて、この発明の範囲内の所定の成分組成を
もった銅合金を溶解し、半連続鋳造法により鋳塊とし、
ついで熱間圧延により板厚１１耐下に圧下し、スケール
除去のための面削を施した後、冷間圧延と焼鈍を交互に
繰返し、所定の調質材、すなわち圧延調質材や焼鈍調質
（完全軟化）材、さらには特性の向上がきわめて顕著女
低温焼鈍による改良材とすることによって部材や製品に
製造されるのである。

なか、前記低温焼鈍を実施するに際しては、低温焼鈍直
前の冷間加工度により異女るが、通常１５０〜４００℃
の温度に０．５時間以上保持の条件で行なうのが望まし
い。

さらに、この発明の銅合金は、通電性を要求される電子
および電気の機能部品にとって特に大切な特性である導
電率＝１８〜２０多１． Ａ、 Ｃ，Ｓ。

（焼鈍状態、以下いずれも焼鈍状態）を有し１．７０／
３０黄銅の２８％１． Ａ、 Ｃ，Ｓ、に比して劣るも
のの、６ｑｂ錫りん青銅の１５％１． Ａ、 Ｃ，Ｓ、
や１８％ニッケル洋白の７％■、んＣ，Ｓ、に比して大
きな値を有している。

なか、加工材は焼鈍材に比して加工の程度により導電率
が１〜２多１、 Ａ、 Ｃ，Ｓ、程度低下する傾向にあ
る。

つぎに、この発明の銅合金を実施例により従来例と対比
し左から説明する。

実施例 ｌ 溶解原料として、電気銅、鉄板、Ａｔ塊、Ｓｎ塊、訃よ
びＮｉ塊を用意し、これら原料を第１表に示される最終
成分組成をもつように配合し、低周波溝型溶解炉にて木
炭被覆下で溶解し、約１１００℃の鋳造温度にて半連続
鋳造法により厚さ１５０ｍ×幅４２０ｍＸ長さ１５００
ｆｆａｎの寸法をもった鋳塊を形威し、ついで前記鋳塊
を約８５０℃の温度で熱間圧延して板厚１１ｍとし、表
面スケール除※※去のための面削を上下同各０．５ｗづ
つ施した後、冷間圧延にて板厚３．０ｍ→温度５２５℃
に６０分１保持の焼鈍→洗浄→冷間圧延にて板厚１．２
ｍｍ→温１度５２５℃に５０分保持の焼鈍→洗浄→冷間
圧延にて板厚０．６ ｆｆｒｍ（仕上圧延率５０％）の
一連の工程を施すことによって本発明合金薄板１〜５を
それぞれ製造した。

また比較の目的で、冷間圧延後の焼鈍条件を、７０／３
０黄銅におっては温度４００℃に６０分保持、Ａｔ黄銅
にあっては温度４５０℃に６０分保持とする以外は上記
実施例におけると同一の条件にて従来合金薄板１，２を
製造した。

ついで、この結果得られた本発明合金薄板１〜５および
従来合金薄板１，２の機械的性質を測定し、この測定結
果を第１表に合せて示した。

また、第１表には温度５２５℃に６０分保持の焼鈍調質
材の機械的性質も示した。

第１表に示される結果から明らかなように、本発明合金
薄板１〜５は、５０ｑｂ冷間圧延調質材で、いずれも従
来合金薄板［７０／３０黄銅）に比して、きわめて高い
引張り強さおよび０．２％耐力を示し、また従来合金薄
板２（Ａｔ黄銅）との比較ではやや勝る程度であるが、
焼鈍調質材では、引張り強さ訃よび耐力ともに著しくす
ぐれた値を示している。

一般に、銅合金にとって、温度５２５℃に６０分保持の
焼鈍条件はかなり厳しい条件であるが、この厳しい条件
下にかいても本発明合金が第１表に示される良好な機械
的性質を示すということは、本発明合金がすぐれた耐熱
性をもつことを示唆するものである。

すなわち、焼鈍調質材の組織を観察すると、本発明合金
薄板１〜５は、いずれも０．０１ｍ以下の結晶粒度であ
るのに対して、従来合金薄板１のそれは０．０５ ｍｍ
、また従来合金薄板２のそれは０．０２ｍと大きく、結
晶粒度の大小が合金の耐熱性に影響を及ぼすものと考え
られる。

以上の結果から、本発明合金は、特に高力はね性の要求
される部品の製造に用いるのに適し、この結果部品の板
厚の減少によるコスト低減並びに小型化をはかることが
できるのである。

また、本発明合金薄板１〜５は、従来の６％錫りん青銅
ようはるかにすぐれた１８．０〜１９．５％１、 Ａ、
Ｃ，Ｓ、の導電率を示すものであった。

さらに、５０条冷間圧延調質材である本発明合金薄板２
によび従来合金薄板１に対して、温度２００℃に６０分
保持の低温焼鈍を施し、機械的性質およびはね限界値を
測定したところ第２表に示す結果が得られた。

第２表に示す結果から、低温焼鈍調質材でも、本発明合
金は、従来合金に比してすぐれた機械的性質およびばね
性を有することが明らかである。

実施例 ２ 実施例１にかいて、第１表に示される本発明合金薄板３
および従来合金薄板１，２と実質的に同一の最終成分組
成を有し、かつ同一の寸法をもった面削鋳塊に対して、
冷間圧延にて板厚３．０ｗ→焼鈍→洗浄→冷間圧延にて
板厚１．４ｍ＋＋→焼鈍→洗浄→冷間圧延にて板厚０．
６６７ｍｎ→焼鈍→洗浄→冷間圧延にて板厚０．６（ｈ
＋＋ｍ（仕上圧延率１０条）の一連の工程を施すことに
よって本発明合金薄板３Ａ、＞よび従来合金薄板ＩＡ、
２Ａをそれぞれ製造した。

なか、本発明合金薄板３Ａの焼鈍条件を温度５２５℃に
６０分保持、従来合金薄板１Ａのそれを温度４００℃に
６０分保持、そして従来合金薄板２Ａのそれを温度４５
０℃に６０分保持とした。

また、上記の３種の薄板の仕上圧延率を１０％としたの
は、伸びを大きくして応力腐食割れ試験※※のための９
０曲げ試片を製作しやすくするためである。

ついで、この結果得られた本発明合金薄板３Ａ釦よび従
来合金薄板ＩＡ、２Ａよシ試片を切り出し、塩水噴霧試
験および応力腐食割れ試験を行なった。

塩水噴霧試験はＪＩＳＺ２３７１に基づいて行ない、２
４時間の試験後の試験表面を観察した。

また、応力腐食割れ試験は、「日本伸銅協会技術標準Ｔ
ＢＭＡ−Ｔ０００１−１９７５、銅及び銅合金の展伸材
のアンモニア試験法」に基づいて行ない板厚０．６ｍｍ
Ｘ幅１（ｈ＋ｏｎＸ長さ５０ｍｍの寸法をもった試片を
長さ方向中心部で９０曲げてＬ字型とし、この長さ方向
にそった中心部曲げ断面を顕微鏡で観察し、最大割れ発
生部分の最大割れ幅を測定した。

これらの試験結果を第３表に示した。

また、第３表にはそれぞれの薄板の引張強さと伸びも合
せて示した。

第３表に示されるように、本発明合金薄板３Ａは、従来
合金薄板ＩＡ、２Ａに比して、機械的性質および耐食性
がきわめてすぐれていることが明らかである。

上述のように、この発明の銅合金は、従来の黄銅やＡｔ
黄銅などの銅合金と比較して、きわめてすぐれた高力ば
ね性卦よび耐食性を兼ね備えてしるので、スイッチ、タ
ーミナル、コネクター、ホルダー、リレー、チップ、ソ
ケット、ストラップ、スプリング、コンタクトアーム、
および刃受々どの電子および電気機器の機能部品や、ギ
ヤ、キー、紋付板、および耐磨耗板などの機構部品々ど
の製造に広範囲に亘って適用することができ、しかもそ
の適用によって薄板化や長寿命化が可能となり、経済的
であるなど工業上有用女効果をもたらすものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｚｎ ： １５．０〜３０．０ ’％Ａｔ：２．
   ０〜４．Ｏ％。 Ｆｅ ： ０．１〜１．０％、 Ｎｉ：０．１〜２．０％、 （ただしＦｅ ＋Ｎｉ ： ０．４１以上）Ｃｕ＞よび
   不可避不純物：残り、 （以上重量％）からなる組成を有することを特徴とする
   高力ばね性ならびに耐食性にすぐれた銅合金。