JPS6132386B2 - - Google Patents

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JPS6132386B2
JPS6132386B2 JP53119427A JP11942778A JPS6132386B2 JP S6132386 B2 JPS6132386 B2 JP S6132386B2 JP 53119427 A JP53119427 A JP 53119427A JP 11942778 A JP11942778 A JP 11942778A JP S6132386 B2 JPS6132386 B2 JP S6132386B2
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JP
Japan
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melt
treatment
annealing
quenching
aging
Prior art date
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JP53119427A
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Japanese (ja)
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JPS5457422A (en
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AT&T Corp
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Western Electric Co Inc
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Publication date
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Publication of JPS6132386B2 publication Critical patent/JPS6132386B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/06Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は優勢なスピノダル構造を有し、銅を
ベースとする合金に関するものである。 銅、ニツケル及び錫を含む合金は成型品例えば
ワイヤ、ワイヤ・コネクター、スプリング、リレ
ー素子の製造における銅ベリリウム合金及びリン
青銅合金の経済的な代替品として提案されてい
る。このような用途は合金の性質において強度が
高く、成型性、耐蝕性、半田性及び電導性が良好
であることに基づいている。望ましい性質を併有
するCu−Ni−Sn合金は米国特許第3937638号、第
4052204号、第4090890号(発明者J.T.Plewes)
に示されている。 米国特許第3937638号はCu−Ni−Sn鋳塊の処理
について示しており、これは均質化処理、冷間加
工、及び時効処理(エイジング)を含み、そして
処理合金中に優勢なスピノダル構造をもたらすも
のである。例えば、7%のNi、8%のSnを含み
残りが銅の合金の場合、一例の方法としては鋳塊
を均質化処理し、冷間加工して99%の面積減少率
を達成し、そして8秒間、425℃で時効処理する
ことを必要とする。得られた製品は0.01%降伏強
度1193MPa(173000PSI)及び延性47%破断面積
減少を有する。 米国特許第4052204号は単にCu、Ni、Snのみで
なく更に少なくとも1種の、次の元素Fe、Zn、
Mn、Zr、Nb、Cr、Al及びMgの中から選択した
添加元素を含んでいる四元合金について示してい
る。これらの合金中には米国特許第3937638号と
同様に優勢なスピノダル構造が均質化処理、冷間
加工、及び時効処理によつて作られる。 米国特許第4090890号は冷間圧延及び時効処理
のストリツプ材について示しており、これは米国
特許第3937638号及び出願番号第685263号に示さ
れた合金と同じ組成を持ちそして高強度であるば
かりでなく更に実質上等方性の成型性を有してい
る合金から作られる。結果として、このようなス
トリツプ材は圧延を垂直な方向に実質的な分力を
有している方向にストリツプを曲げることを必要
とする製品の製造に特に好適である。 Cu−Ni−Sn合金及びその性質はまた次の諸報
文の主題である。L.H.シユバルツ(Schwartz)、
S.マハジヤン(Mahajan)及びJ.T.プルース
(Plewes)述「Cu 9重量%ニツケル6重量%の
錫合金のスピノダル分解」Acta Metallurgica、
Vol.22、1974年5月、601−609頁;L.H.シユバル
ツ(Schwartz)及びJ.T.プルース(Plewes)述
「Cu 9重量%ニツケル6重量%錫−のスピノ
ダル分解。スピノダル合金の機械強度の臨界試
験」Acta Metallurgica、Vol.22、1974年7月、
911−921頁;ジヨン(John)T.プルース
(Plewes)述「スピノダルCu−Ni−Sn合金は強
くそして超延性である」Metal Progress、1974
年7月、46−50頁;J.T.プルース(Plewes)述
「熱機械的処理による高強度Cu−Ni−Sn合金」
Metallurgical Transactions A、Vol.6A、1975
年3月、537−544頁。 銅をベースとしNi及びSnを含んでいる合金に
おいて良好な強度及び曲げ特性を達成することは
また米国特許第3941620号、M.J.プライヤー
(Pryor)外の「銅ベース合金の処理法」に示さ
れた方法の目的である。プライヤーは鋳塊を均質
化処理、冷間圧延、時効処理及び再冷間圧延で処
理する方法を示している。 本発明者は3−20重量%のNi、Ni3%のとき3.5
−10重量%のSnからNi20%のとき3.5−12重量%
までのSn、Mo、Nb、Ta、V及びFeからなる群
から選択された元素、及び残部の銅からなる、銅
をベースとする合金中に、優勢なスピノダル構造
を焼なまし、急冷及び時効処理によつて形成でき
ることを発見した。この処理は冷間変形を必要と
しないので、これらの合金は熱間加工、冷間加
工、鋳造、鍛造、押出し、ホツト・プレス又は冷
間加工によつて製品を製造するのに等しく適して
いる。得られた製品は高い強度、延性でありそし
て等方成型性を有する。 第1図は降伏強度を縦軸に、破断伸びを横軸に
組み合わせて示すダイヤグラムであり、従来技術
の合金2種(1及び2で示す)と本発明の合金4
種(3、4、5及び6で示す)を示す。 第2図は降伏強度を縦軸に、そして各種の程度
に焼なまし及び時効処理したCu−15 Ni−8 Sn
−0.2Nb合金の伸びを横軸に示すダイヤグラムで
ある。 第1図は従来技術のCu−15%Ni−8%錫の合
金及びCu−2%Beの合金に対応する曲線1及び
2を示し、そしてCu−15%Ni−8%Sn−0.07%
Mo、Cu−15%Ni−8%Sn−0.02%Ta、Cu−15
%Ni−8%Sn−0.18%Nb、及びCu−15%Ni−8
%Sn−0.38%Vの各合金に対応する曲線3,4,
5及び6を示す。Cu−Be合金は販売ルートなど
から入手できる。Cu−Ni−Sn合金は825℃で1時
間焼なましし、水冷しそして400℃で高度の降伏
強度に対応する長い時効処理時間及び高度の破断
伸びに対応する短い時効処理時間に程度を変えて
時効処理した。第1図はこの新しい合金の高い強
度及び延性を従来技術の合金と比較して示すもの
である。 第2図は0.03″(0.076cm)のCu−15%Ni−8%
Sn−0.2%Nb合金のワイヤの性質を示す。実線は
825℃で7−20分間、1時間、4時間及び17時間
熱し次いで急冷しそして400℃で1時間時効処理
したワイヤの性質に対応するものである。破線は
900℃で1時間、4時間、及び17時間焼なまし次
いで急冷しそして400℃で1時間時効処理したワ
イヤの性質に対応する。第2図は合金の最終的性
質に対する焼なまし温度の影響及び固定焼なまし
温度でのこのような性質に対する焼なまし時間の
影響について示す。第2図から焼なまし時間は短
かくそして焼なまし温度は低いのが望ましいこと
が明らかである。 この発明の合金は3−20重量%のNi、Ni3%の
とき3.5−10重量%のSn及びNi20%のとき3.5−12
重量%を含んでなる。中間のNi量に対するSnの
量範囲はNi3%と20%の上下限の間の線形的な内
挿によつて得ることができる。 この発明のCu−Ni−Sn−Fe合金の融体の形成
は通常の冶金学的方法によつて行うことができる
けれども、耐火性元素のMo、Nb、Ta又はVを含
んでいる融体の形成には特別の注意が必要であ
る。 このような後者の融体の形成は例えば次のよう
に進めることができる。Cu及びNiの合金又はCu
−Ni合金は空気中で1300℃前後で溶解すると酸
素量が多く、水素量が少ない融体が得られる。酸
素含量を減すために乾燥グラフアイト・チツプの
カバーをこの融体の上に置く。同時に、不活性ガ
ス例えばアルゴンを発泡させて約30分間融体に通
しそしてこの融体の水素含量が増えるのを防ぐ。
Snは不活性ガスの発泡が続いている間に加え、
そしてこのCu−Ni−Sn融体の温度を1250℃前後
に下げる。この温度で融体に少量のMnを添加す
ることは残留硫黄を不活性化するために有益であ
るということが見い出された。また、この温度で
少量のMgをこの融体に予備脱酸剤として投入す
ることも有益である。0.1−0.3%のMn及び0.05−
0.1%のMgは一般にこのような目的のために適当
でありMgは好ましくはCuMg合金の形にして加
える。Mo、Nb、Ta又はVはここで融体に、好ま
しくは混合を容易にするためNiとの共融混合物
として投入する。低融点の共融組成物は次の通り
である。Ni−50%Nb、Ni−35%Ta、Ni−47%
V、Ni−46%Mo。 上述の方法は耐熱性金属のMo、Nb、Ta又はV
をCu、Ni及びSnの融体に添加するために見い出
され収率60−80%を有する。最終合金中に望む比
率の耐熱性金属の存在を確保するためには相応の
多量の出発物質が初めに加えられなければならな
い。 上に必要とされたようにMgを融体に添加する
ことによつて合金中に存在すべき残留量のMgが
得られる。このような存在は最適の合金特性を実
質上減ずるものでなくそしてMg0.1%までは耐え
ることができる。Mnについては更に多量でも耐
えることができそして5%まで高価でない銅の代
替品として意図的に加えることができる。同様
に、Zn5%までを合金特性を著しく低下させるこ
となくCuと置換することができる。商業的に入
手し得る合金成分中に存在するようなその他の不
純物はCo0.2%、Al 0.1%、P0.01%、Si0.05%、
Pb0.005%まで耐えることができる。酸素含有量
は100ppm以下に保つべきでありこれによつて耐
熱性金属酸化物の生成を防ぐ。合金中の不純物の
合計量は好ましくは5重量%を越えるべきではな
い。 この発明の製品は鋳片に成形することができ或
は鋳塊は再結晶温度又はそれ以上の温度で鍛造、
押出し、熱間加工又はホツトプレスなどの方法に
よつて処理及び成形を行うことができる。この成
形品は4種の例示の合金についての第1表に示す
合金のNi及びSn含量に依存する温度範囲に熱す
る。一般に、Niの量を固定すると焼なまし温度
の上限はSnの量の増加につれて減じそして焼な
まし温度の下限はSnの量の増加につれて増加す
る。逆に、Snの量を固定すると、焼なまし温度
の上下限は両者ともにNiの量の増加につれて増
加する。分布が粗くなるのを防ぐため、焼なまし
温度は好ましくは第1表に示すようなCu、Ni及
びSnの例示の配合の許容範囲の下限近くに選択
する。更に、第2図に示すように焼なまし時間は
好ましくは4時間を越えるべきではない。小さい
品物では7−20分程度の短かい焼なまし時間で十
分であろう。このような焼なましがこの合金の
Cu−Ni−Sn成分の固溶体の形成そして同時に粒
界及びマトリツクス内に添加元素の凝固を生起さ
せる。 焼なましの後、この加工品は水急冷又はブライ
ン(brine)急冷し(これにより、焼なましによ
つて形成される実質的に等方性の結晶構造は本質
的に保持される。)そして300℃−475℃の温度で
時効処理する。375−425℃の時効温度は典型的な
ものと考えることができるけれども、時効温度は
調整して加工物の寸法及び形状に応じて実際の長
い又は短い時効時間に補正することができる。特
に、均一な内部温度分布を図るため、嵩ばつつた
物品は好ましくは長時間時効処理し、他方ワイヤ
やストリツプ材は例えば連続工程で短時間時効処
理することができる。10個の因子による時効時間
の増大は典型的には約50℃までの時効温度の減少
に逆に対応する。しかし、時効温度は約475℃を
越えるべきではなく、高温は望ましくない脆性の
核形成及び成長の変態をもたらす。ここに開示し
た方法の特徴はスピノダル構造を形成するため冷
間加工をすることは必要でなくそしてしたがつて
この発明の製品は鋳造、鍛造、熱間加工、ホツト
プレス又は押出して形成することができ、即ち合
金の再結晶温度又はそれ以上の温度で形成するこ
とができ、急冷及び時効処理に際して本質的に保
持される実質的に等方性の結晶構造を生じる。冷
間加工を含まない処理操作が本発明の好ましい物
品製造の形成であるけれども、時効処理の前に更
に物品を形成する冷間加工工程は望む量までする
ことは排除されない。合金中におけるMo、Nb、
Ta、V及びFeからなる群から選択された添加元
素の存在は有益な付加的効果を有し即ち成形品の
強度が第1条件である用途において、高強度が所
与量の冷間加工で、このような添加元素を含まな
い対応するCu−Ni−Sn合金で達成された強度に
比較して、達成される。25%以下の面積減又は20
%又は15%以下の面積減の冷間加工でさえもこの
状況においては有益である。 この場合冷間加工は有用であり、冷間加工と時
効処理の通常の重複はさまたげられない。特に、
一連の焼なまし、急冷、冷間加工及び時効処理を
経る代りに、このような処理が例えば一連の工程
の焼なまし、急冷、冷間加工、時効処理、急冷、
冷間加工及び時効処理を経ることもできる。更に
詳わしい方法もまたそれが順次に焼なまし、急冷
及び時効処理の工程を含んでいれば、この順序が
この発明を通して意味があり、この発明の範囲内
にある。 この発明の目的のために望ましいMo、Nb、
Ta、V又はFeの量は比較的狭くそしてはつきり
限定された範囲内にありそしてその外側では明ら
かに劣る性質が見られるということが突き止めら
れた。Ni3%を含む合金の具体的な限度は0.02−
0.07重量%のMo、0.05−0.3重量%のNb、0.02−
0.1重量%のTa、0.10−0.5重量%のV、又は1−
5重量%のFeである。Ni20%を含む合金の対応
する限度は0.05−0.1重量%のMo、0.08−0.35重
量%のNb、0.05−0.3重量%のTa、0.2−0.5重量
%のV、又は2−7重量%のFeである。中間量
のニツケルに対するMo、Nb、Ta及びVの限界は
Ni3%と20%の限界の間の線形的な内挿によつて
得ることができる。所与の下限以下の量は加熱時
添加元素の凝固が不十分になるので望ましくな
く、所与の上限以上の量はNi−耐熱金属の金属
間化合物の存在を促進しこれは延性を減少させ
る。この発明の目的を達成するため添加物の
Mo、Nb、Ta、V、及びFeもまた組み合わせて
用いることができこの場合これらの少なくとも1
種が好ましくは前記限度内の量存在するべきであ
る。 実施例1−18を第2表に示す。耐熱性元素
Mo、Nb、Ta、又はVを含む融体を上述の方法に
よつて調製した。鋳塊を50%の面積減少率で冷間
圧延し次いで焼なまし、急冷及び時効処理した。
焼なまし温度は実施例1−10では825℃、実施例
11−14では850℃、実施例15−18では900℃であつ
た。
This invention relates to copper-based alloys with a predominant spinodal structure. Alloys containing copper, nickel, and tin have been proposed as economical alternatives to copper-beryllium and phosphor-bronze alloys in the manufacture of molded articles such as wires, wire connectors, springs, and relay elements. Such uses are based on the alloy's properties of high strength, moldability, corrosion resistance, solderability and electrical conductivity. Cu-Ni-Sn alloys with desirable properties are disclosed in U.S. Pat.
No. 4052204, No. 4090890 (inventor JTPlewes)
is shown. U.S. Pat. No. 3,937,638 describes the treatment of Cu-Ni-Sn ingots, which includes homogenization, cold working, and aging, and results in a predominant spinodal structure in the treated alloy. It is something. For example, in the case of an alloy containing 7% Ni, 8% Sn and the remainder copper, one method is to homogenize the ingot, cold work it to achieve a 99% area reduction, and Requires aging at 425°C for 8 seconds. The resulting product has a 0.01% yield strength of 1193 MPa (173000 PSI) and a ductility of 47% fracture area reduction. U.S. Patent No. 4,052,204 discloses not only Cu, Ni, and Sn, but also at least one of the following elements: Fe, Zn,
A quaternary alloy containing an additional element selected from Mn, Zr, Nb, Cr, Al and Mg is shown. A predominant spinodal structure similar to that of US Pat. No. 3,937,638 is created in these alloys by homogenization, cold working, and aging. U.S. Pat. No. 4,090,890 shows a cold-rolled and aged strip material having the same composition as the alloy shown in U.S. Pat. No. 3,937,638 and application no. Furthermore, it is made from an alloy that has substantially isotropic formability. As a result, such strip material is particularly suitable for manufacturing products that require rolling to bend the strip in a direction that has a substantial component of force in the perpendicular direction. Cu-Ni-Sn alloys and their properties are also the subject of the following publications: LH Schwartz,
S. Mahajan and JT Plewes, “Spinodal decomposition of a tin alloy containing 9% Cu and 6% nickel,” Acta Metallurgica,
Vol. 22, May 1974, pp. 601-609; LH Schwartz and JT Plewes, "Spinodal decomposition of Cu 9 wt% Nickel 6 wt% Tin. Critical test of mechanical strength of spinodal alloys" Acta Metallurgica, Vol.22, July 1974,
pp. 911-921; John T. Plewes, “Spinodal Cu-Ni-Sn alloys are strong and ultra-ductile,” Metal Progress, 1974.
July, pp. 46-50; JT Plewes, “High strength Cu-Ni-Sn alloys by thermomechanical treatment”
Metallurgical Transactions A, Vol.6A, 1975
March, pp. 537-544. Achieving good strength and bending properties in alloys based on copper and containing Ni and Sn was also shown in U.S. Pat. This is the purpose of the method. Prior shows a method of treating the ingot with homogenization, cold rolling, aging, and re-cold rolling. The inventor found that when Ni is 3-20% by weight, 3.5% when Ni is 3%
-10 wt% Sn to 20% Ni 3.5-12 wt%
Annealing, quenching and aging to eliminate the predominant spinodal structure in copper-based alloys, consisting of elements selected from the group consisting of Sn, Mo, Nb, Ta, V and Fe, and the balance copper. We discovered that it can be formed by processing. Since this process does not require cold deformation, these alloys are equally suitable for producing products by hot working, cold working, casting, forging, extrusion, hot pressing or cold working. . The resulting product has high strength, ductility and isotropic formability. FIG. 1 is a diagram showing a combination of yield strength on the vertical axis and elongation at break on the horizontal axis, showing two types of prior art alloys (designated 1 and 2) and alloy 4 of the present invention.
Species (designated 3, 4, 5 and 6) are indicated. Figure 2 shows yield strength on the vertical axis and Cu-15 Ni-8 Sn annealed and aged to various degrees.
It is a diagram showing the elongation of −0.2Nb alloy on the horizontal axis. Figure 1 shows curves 1 and 2 corresponding to the prior art alloys Cu-15%Ni-8%Tin and Cu-2%Be, and Cu-15%Ni-8%Sn-0.07%.
Mo, Cu−15%Ni−8%Sn−0.02%Ta, Cu−15
%Ni-8%Sn-0.18%Nb, and Cu-15%Ni-8
Curves 3, 4, corresponding to each alloy of %Sn-0.38%V
5 and 6 are shown. Cu-Be alloy can be obtained through retail channels. The Cu-Ni-Sn alloy was annealed at 825°C for 1 hour, water-cooled and graded at 400°C with a long aging time corresponding to a high yield strength and a short aging time corresponding to a high elongation at break. It was aged. FIG. 1 illustrates the high strength and ductility of this new alloy compared to prior art alloys. Figure 2 shows 0.03″ (0.076cm) of Cu-15%Ni-8%
The properties of Sn-0.2%Nb alloy wire are shown. The solid line is
This corresponds to the properties of wires heated at 825°C for 7-20 minutes, 1 hour, 4 hours and 17 hours, then rapidly cooled and aged at 400°C for 1 hour. The broken line is
The properties correspond to wires annealed at 900° C. for 1, 4, and 17 hours, then quenched and aged at 400° C. for 1 hour. FIG. 2 shows the effect of annealing temperature on the final properties of the alloy and the effect of annealing time on such properties at a fixed annealing temperature. It is clear from FIG. 2 that short annealing times and low annealing temperatures are desirable. The alloy of this invention contains 3-20 wt.% Ni, 3.5-10 wt.% Sn at 3% Ni and 3.5-12 wt.% at 20% Ni.
% by weight. The Sn content range for intermediate Ni content can be obtained by linear interpolation between the upper and lower limits of 3% and 20% Ni. Although the formation of the Cu-Ni-Sn-Fe alloy melt of the present invention can be carried out by conventional metallurgical methods, melts containing the refractory elements Mo, Nb, Ta or V may be used. Formation requires special care. Formation of such a latter melt can proceed, for example, as follows. Alloy of Cu and Ni or Cu
When -Ni alloy is melted in air at around 1300°C, a melt containing a large amount of oxygen and a small amount of hydrogen is obtained. A cover of dry graphite chips is placed over the melt to reduce the oxygen content. At the same time, an inert gas such as argon is bubbled through the melt for about 30 minutes and prevents the hydrogen content of the melt from increasing.
Add Sn while the inert gas continues to bubble.
Then, the temperature of this Cu-Ni-Sn melt is lowered to around 1250℃. It has been found that adding a small amount of Mn to the melt at this temperature is beneficial to inactivate residual sulfur. It is also beneficial to introduce a small amount of Mg into the melt as a pre-deoxidizer at this temperature. 0.1−0.3% Mn and 0.05−
0.1% Mg is generally suitable for such purposes and the Mg is preferably added in the form of a CuMg alloy. Mo, Nb, Ta or V is now introduced into the melt, preferably as a eutectic mixture with Ni to facilitate mixing. The low melting point eutectic composition is as follows. Ni-50%Nb, Ni-35%Ta, Ni-47%
V, Ni-46%Mo. The above method uses heat-resistant metals such as Mo, Nb, Ta or V.
was found to be added to Cu, Ni and Sn melts with yields of 60-80%. In order to ensure the presence of the desired proportion of refractory metal in the final alloy, a correspondingly large amount of starting material must be added initially. Adding Mg to the melt as required above provides a residual amount of Mg to be present in the alloy. Such presence does not substantially reduce the optimum alloy properties and up to 0.1% Mg can be tolerated. Higher amounts of Mn can be tolerated and up to 5% can be intentionally added as an inexpensive copper replacement. Similarly, up to 5% Zn can be replaced with Cu without significantly reducing alloy properties. Other impurities such as those present in commercially available alloy components are Co0.2%, Al 0.1%, P0.01%, Si0.05%,
Can withstand up to 0.005% Pb. Oxygen content should be kept below 100 ppm to prevent the formation of refractory metal oxides. The total amount of impurities in the alloy should preferably not exceed 5% by weight. The product of this invention can be formed into a slab, or the ingot can be forged at or above the recrystallization temperature.
Processing and shaping can be carried out by methods such as extrusion, hot working or hot pressing. The molded article is heated to a temperature range that depends on the Ni and Sn content of the alloy as shown in Table 1 for four exemplary alloys. Generally, when the amount of Ni is fixed, the upper limit of annealing temperature decreases as the amount of Sn increases, and the lower limit of annealing temperature increases as the amount of Sn increases. Conversely, when the amount of Sn is fixed, both the upper and lower limits of the annealing temperature increase as the amount of Ni increases. To avoid coarsening the distribution, the annealing temperature is preferably chosen near the lower end of the acceptable range for the exemplary formulations of Cu, Ni and Sn as shown in Table 1. Furthermore, as shown in FIG. 2, the annealing time should preferably not exceed 4 hours. For small items, a short annealing time of 7-20 minutes may be sufficient. Such annealing makes this alloy
Formation of a solid solution of Cu--Ni--Sn components and simultaneous solidification of the additive elements at the grain boundaries and within the matrix. After annealing, the workpiece is water or brine quenched (so that the substantially isotropic crystal structure formed by the annealing is essentially retained). Then, it is aged at a temperature of 300℃-475℃. Although aging temperatures of 375-425° C. can be considered typical, the aging temperature can be adjusted to compensate for actual longer or shorter aging times depending on the size and shape of the workpiece. In particular, in order to achieve a uniform internal temperature distribution, bulky articles are preferably aged for a long time, while wires and strips can be aged for a short time, for example in a continuous process. An increase in aging time by a factor of 10 typically corresponds inversely to a decrease in aging temperature by about 50°C. However, the aging temperature should not exceed about 475°C; high temperatures lead to undesirable brittle nucleation and growth transformations. A feature of the method disclosed herein is that no cold working is necessary to form the spinodal structure and thus the products of the invention can be formed by casting, forging, hot working, hot pressing or extrusion. , i.e., can be formed at temperatures at or above the recrystallization temperature of the alloy, resulting in a substantially isotropic crystalline structure that is essentially retained upon quenching and aging. Although processing operations that do not involve cold working are the preferred form of article manufacture of the present invention, it is not precluded that further cold working steps to form the article prior to aging may be carried out to the desired extent. Mo, Nb, in the alloy
The presence of additive elements selected from the group consisting of Ta, V and Fe has a beneficial additional effect, i.e. in applications where the strength of the molded part is a primary requirement, high strength can be achieved with a given amount of cold working. , compared to the strength achieved with the corresponding Cu-Ni-Sn alloy without such additive elements. Area reduction of 25% or less or 20
% or even cold working with an area reduction of less than 15% is beneficial in this situation. Cold working is useful in this case and the usual overlap of cold working and aging is not disturbed. especially,
Instead of going through a series of annealing, quenching, cold working, and aging treatments, such treatments may include, for example, a series of annealing, quenching, cold working, aging, quenching,
It can also undergo cold working and aging treatment. A more detailed method is also within the scope of this invention, provided that it sequentially includes the steps of annealing, quenching and aging. Mo, Nb, desirable for the purpose of this invention
It has been found that the amount of Ta, V or Fe lies within a relatively narrow and strictly limited range, outside of which clearly inferior properties are observed. The specific limit for alloys containing 3% Ni is 0.02−
0.07 wt% Mo, 0.05−0.3 wt% Nb, 0.02−
0.1 wt% Ta, 0.10-0.5 wt% V, or 1-
5% by weight of Fe. The corresponding limits for alloys containing 20% Ni are 0.05-0.1 wt% Mo, 0.08-0.35 wt% Nb, 0.05-0.3 wt% Ta, 0.2-0.5 wt% V, or 2-7 wt% Fe. It is. The limits of Mo, Nb, Ta and V for intermediate amounts of nickel are
It can be obtained by linear interpolation between the Ni3% and 20% limits. Amounts below the given lower limit are undesirable as they result in insufficient solidification of the added element upon heating, while amounts above the given upper limit promote the presence of Ni-refractory metal intermetallic compounds, which reduce ductility. . Additives to achieve the purpose of this invention
Mo, Nb, Ta, V, and Fe may also be used in combination, in which case at least one of these
The species should preferably be present in amounts within the aforementioned limits. Examples 1-18 are shown in Table 2. heat resistant element
Melts containing Mo, Nb, Ta, or V were prepared by the method described above. The ingot was cold rolled with an area reduction of 50%, then annealed, rapidly cooled and aged.
The annealing temperature was 825°C in Examples 1-10;
In Examples 11-14, the temperature was 850°C, and in Examples 15-18, it was 900°C.

【表】【table】

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は降伏強度を縦軸に、そして破断伸びを
横軸にして示したダイヤグラムであり、従来技術
の合金2種(1及び2)と本発明の合金4種
(3、4、5及び6)とを示す。第2図は降伏強
度を縦軸にそして各種の程度に焼なまし温度およ
び時効処理したCu−15Ni−8Sn−0.2Nb合金の伸
びを横軸にして示したダイヤグラムである。
FIG. 1 is a diagram showing yield strength on the vertical axis and elongation at break on the horizontal axis, showing two alloys of the prior art (1 and 2) and four alloys of the present invention (3, 4, 5, and 6). FIG. 2 is a diagram showing yield strength on the vertical axis and elongation on the horizontal axis for Cu-15Ni-8Sn-0.2Nb alloys subjected to various degrees of annealing temperature and aging.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 重量%で少なくとも95%のCu、Ni、Sn及び
少なくとも1種の添加元素から成りそしてNiが
この中に3−20%そしてSnがNi3%のときの3.5−
10%からNi20%のときの3.5−12%まで存在して
いる、初期合金体を処理することによるスピノダ
ル合金体の製造方法において、 (1) 前記添加元素をNi3%のときの0.02−0.07%
からNi20%のときの0.05−0.1%までのMo、
Ni3%のときの0.05−0.3%からNi20%のときの
0.08−0.35%までのNb、Ni3%のときの0.02−
0.01%からNi20%のときの0.05−0.3%までの
Ta、Ni3%のときの0.1−0.5%からNi20%のと
きの0.02−0.5%までのV、及びNi3%のときの
1−5%からNi20%のときの2−7%までの
Feから選択し、そして (2) 前記処理を短時間低温焼なまし、急冷及び時
効処理の順に行なう各工程で終了するように行
ない、前記短時間低温焼なましは合金のCu−
Ni−Sn成分の固溶体を形成し、且つ前記の小
なくとも1種の添加元素を析出させるように行
ない、前記時効処理は300乃至475℃の範囲の温
度において行ない、且つ前記焼なましは7分乃
至4時間かけて625−975℃の温度において行な
い、より低い温度にはより短い処理時間が対応
し、その逆も又しかりであることを特徴とする
優勢なスピノダル合金の製造方法。 2 前記急冷を水急冷又はブライン急冷として行
なうことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の方法。 3 前記処理中に前記時効処理の前に行なう20%
以下、好ましくは15%以下の面積減少率の少なく
とも1つの冷間加工工程を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。 4 前記処理を焼なまし、急冷及び時効処理の連
続工程で終了せしめることを特徴とする特許請求
の範囲第1項乃至第3項のいずれか1項に記載の
方法。 5 前記処理を焼なまし、急冷、冷間加工及び時
効処理の連続工程で終了せしめることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1
項に記載の方法。 6 急冷、冷間加工及び時効処理という後続工程
を少なくとも1回繰り返すことを特徴とする特許
請求の範囲第4項又は第5項記載の方法。 7 前記添加元素をMo、Nb、Ta及び/又はVか
ら選択しそして前記合金体を次の最終融体から鋳
造する:即ち第1融体の構成元素Cu及びNiを与
え、乾燥グラフアイト・カバーをこの第1融体上
に置き、この第1融体中に不活性ガスを発泡さ
せ、構成元素Snをこの第1融体に添加してCu、
Ni及びSnの第2融体を得、この第2融体に0.1−
1.3重量%のMn及び0.05−0.1重量%のMgを添加
して第3融体を、そしてこの第3融体中にMo、
Nb、Ta及びVから選択された第4の構成元素を
投入して最終融体を得ることにより製造する最終
融体から鋳造することを特徴とする特許請求の範
囲第1項−第6項のいずれか1項に記載の方法。 8 前記第4の構成元素を第3融体中にNiとの
低融点共融混合物の形で投入することを特徴とす
る特許請求の範囲第7項記載の方法。
[Claims] 1. Consisting of at least 95% by weight of Cu, Ni, Sn and at least one additional element, with Ni in the range of 3-20% and Sn in the range of 3.5-3% by weight.
In a method for producing a spinodal alloy body by treating an initial alloy body in which the amount of Ni is present from 10% to 3.5-12% when Ni is 20%, (1) the additive element is present at 0.02-0.07% when Ni is 3%;
Mo from 0.05−0.1% when Ni is 20%,
From 0.05-0.3% when Ni3% to Ni20%
Nb up to 0.08−0.35%, 0.02− at Ni3%
From 0.01% to 0.05−0.3% when Ni is 20%
Ta, V from 0.1-0.5% for 3% Ni to 0.02-0.5% for 20% Ni, and from 1-5% for 3% Ni to 2-7% for 20% Ni.
and (2) the treatment is carried out in such a way that the treatment is completed in the order of short-time low-temperature annealing, rapid cooling and aging treatment, and the short-time low-temperature annealing is selected from Cu-
The aging treatment is performed at a temperature in the range of 300 to 475°C, and the annealing is performed at a temperature in the range of 300 to 475°C, and the annealing is performed to form a solid solution of Ni-Sn components and precipitate at least one of the above-mentioned additive elements. A method for the production of predominant spinodal alloys, characterized in that it is carried out at temperatures of 625-975° C. over a period of minutes to 4 hours, with lower temperatures corresponding to shorter treatment times and vice versa. 2. The method according to claim 1, wherein the quenching is performed as water quenching or brine quenching. 3 20% carried out during the above treatment and before the aging treatment
3. A method according to claim 1, further comprising at least one cold working step with an area reduction of preferably less than 15%. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the treatment is completed with successive steps of annealing, quenching, and aging treatment. 5. Any one of claims 1 to 3, characterized in that the treatment is completed in a continuous process of annealing, quenching, cold working, and aging treatment.
The method described in section. 6. A method according to claim 4 or claim 5, characterized in that the subsequent steps of quenching, cold working and aging are repeated at least once. 7 Selecting the additive elements from Mo, Nb, Ta and/or V and casting the alloy body from the final melt: providing the constituent elements Cu and Ni of the first melt and drying the graphite cover. is placed on this first melt, an inert gas is bubbled into this first melt, and the constituent element Sn is added to this first melt to form Cu,
Obtain a second melt of Ni and Sn, and add 0.1− to this second melt.
1.3 wt% Mn and 0.05-0.1 wt% Mg were added to form a third melt, and in this third melt Mo,
Claims 1 to 6 are characterized in that casting is performed from a final melt produced by adding a fourth constituent element selected from Nb, Ta, and V to obtain a final melt. The method described in any one of the above. 8. A method according to claim 7, characterized in that the fourth constituent element is introduced into the third melt in the form of a low melting point eutectic mixture with Ni.
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