JPS6247466A

JPS6247466A - 耐応力緩和特性に優れた銅合金の製造方法

Info

Publication number: JPS6247466A
Application number: JP18749185A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko So; 宗　秀彦; Masahiro Tsuji; 正博辻
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1985-08-28
Filing date: 1985-08-28
Publication date: 1987-03-02

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。

Description

【発明の詳細な説明】［目的コ本発明は耐応力緩和特性に優れた銅合金の製造方法に関
するものである。

［従来技術及び問題点コ従来、リレー、スイッチ、コネクター等の導電性ばね材
には、黄銅、りん青銅、洋白、チタン銅、ベリリウム銅
などが用いられる。ばね材料に要求される特性としては
、強度、はね限界値、ばね疲労強さ、応力緩和特性、導
電性等があるが、近年電子機器の高信頼化が進むにあた
り、電子部品のばね部においては、良好な接触圧を維持
すること、すなわち、応力緩和の小さい材料が求められ
ている。特に自動車用のコネクターといった熱発生源（
エンジン）に近い所で用いられる場合は、熱の影響によ
る応力緩和の増加が大きな問題となる。

この場合、最高で１５０℃程度の温度で長時間の耐応力
緩和特性がすぐれていることが要求される。

この中で、チタン銅、ベリリウム銅は、時効析出型の銅
合金であるが、時効処理の際、形状が悪くなり、平°坦
な材料を得るためには、レベラーで形状を矯正したり、
歪取り焼鈍を行う必要があった。

［本発明の構成］本発明は上記の事情に鑑み、耐応力緩和特性の優れた良
好な形状の銅合金の製造方法を提供するものである。す
なわち、本発明はＴｉ０．５〜５゜０ｗｔ．％含み、残
部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の冷間圧延材
を、６００℃〜固相線温度−５０℃の温度に加熱した後
冷却して溶体化処理すると同時に結晶粒度を１０μｍ以
上にし、その後２０〜９０％の加工度で冷間圧延し、つ
づいて１５０〜６００℃の温度で時効処理を行い、さら
に最終冷間圧延を行った後、１５０〜６００℃の温度で
テンションアニーリングにより、再結晶させない熱処理
を行うことを特徴とする耐応力緩和特性に優れた銅合金
の製造方法、及びＴｉ０゜５〜５．０ｗｔ．％、そして
副成分としてｐ、　ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｍ
ｇ、Ｍｎ、Ｓ　ｂ、Ｆ０．Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｂ０．Ｚ
ｎ、ＡＫ、Ｐｂ、、Ｂ、ランタノイド元素からなる群よ
り選択された１種または２種以上を総量で０．００１〜
５゜Ｏｗ　ｔ　、％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物
からなる銅合金の冷間圧延材を、６００℃〜固相線温度
−５０℃の温度に加熱した後冷却して溶体化処理すると
同時に結晶粒度を１０μｍ以上にし、その後２０〜９０
％の加工度で冷間圧延し、つづいて１５０〜６００℃の
温度で時効処理を行い、さらに最終冷間圧延を行った後
、１５０〜６００°Ｃの温度でテンションアニーリング
により、再結晶させない熱処理を行うことを特徴とする
耐応力緩和特性に優れた銅合金の製造方法に関する。

［効果コこれによって、強度、耐熱性、高臥強度、耐応力緩和特
性に優れたばね用銅合金が得られる。

本発明においては特に溶体化処理後の結晶粒度を１０μ
ｍ以上、好ましくは２０μｍ以上とし、その後２０〜９
０％の加工度で冷間圧延を行い、つづく時効処理の後、
最終冷間圧延を行った後、１５０〜６００　’Ｃの材料
温度でテンションアニールにより再結晶させない熱処理
を行うことにより、耐応力緩和特性が著しく向上し、良
好な形状の材料が得られる。

［本発明の詳細な説明］銅に０．５〜５．０ｗｔ．％のＴｉを添加した合金は、
一般にチタン銅と称されており、強度及びばね性に優れ
ている析出硬化型の銅合金である。

本発明においては、同合金系の耐応力緩和特性をさらに
向上させることができる銅合金の製造方法である。

次に本発明の各成分及び製造条件について説明する。

本発明でＴｉ含有量を０．５〜５．０ｗｔ．％としたの
は、Ｔｉ含有量が０．５ｗｔ、３未満では、チタン銅の
特徴である析出硬化による硬化量が不充分なため、ばね
材として充分な強度が得られず、Ｔｉ含有量が５．０ｗ
ｔ．％を超えると、加工性が著しく劣化し、導電性、半
田付は性も劣化するためである。

また、副成分としてＰ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｏｒ
、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓ　ｂ、Ｆ０．Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｂ０
．Ｚｎ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｂ、ランタノイド元素からなる群
より選択された１種または２種以上を総量で０．００１
〜５．０ｗｔ．％添加する理由は、これらの副成分を添
加することにより。

強度、ばね性を向上させるためであるが、０．００１ｗ
ｔ、３未満では効果がなく、５．Ｏｗｔ。

％を超えると充分な強度は得られるが、電子部品に要求
される導電率が低下し、半田付は性も劣化するためであ
る。

上記の本発明に含まれる成分の銅合金は耐応力緩和特性
が溶体化処理を行うことにより上昇はするが、溶体化処
理後の結晶粒度が１０μｍ未満では充分でなく、ばね性
も向上しない６従って溶体化処理後の結晶粒度は１０μ
ｍ以上とする必要がある。好ましくは、２０μｍ以上と
することにより、耐応力緩和特性はさらに向上する。

本発明においては溶体化処理後の冷間圧延の加工度を２
０〜９０％とするが、この理由は、２０％未満の加工度
では、時効処理後の強度の上昇がわずかであり、ばね材
として充分な強度は得られないためであり、また９０％
を越える加工度では。

これ以上の強度の上昇はなく、また強加工によって材料
の形状が悪くなるためである。

さらに本発明の時効処理では材料温度を１５０〜６００
℃とするが、１５０℃未満では、時効時間が極端に長く
なり経済的ではなく、また６００℃を超えると、Ｔｉの
α相への固溶量が大きくなって、Ｔ１Ｃｕ３相の析出量
が少なくなり、強度、ばね性が向上しないので上記の温
度範囲で時効する。好ましくは４００〜５００°Ｃの時
効処理温度が適当である。

この後さらに要求される寸法、形状、強度を得るため最
終冷間圧延とテンションアニーリングによる再結晶させ
ない熱処理を行う。前記の時効処理は通常バッチ炉によ
り長時間行うが、この際材料に巻きぐせかつくので、特
に平坦な材料を得るには形状を矯正する必要がある。こ
のため時効処理後にさらに最終冷間圧延を行って材料の
形状を矯正し５強度をさらに向上させ、同時に要求され
る板、厚の材料を得る。この後、テンションアニールに
より再結晶させない熱処理を行い、材料の内部歪を除去
し、良好な形状でかつ所定の機械的性質を得て、耐応力
緩和特性を向上させる。テンションアニーリングの熱処
理温度は１５０〜６００℃とするが、１５０℃未満では
熱処理時間が極めて長くなって経済的でなく、６００℃
を超えるとＴｉがα相中に固溶してしまい、強度、ばね
性が劣化するので上記の温度範囲で熱処理を行う。

以上の条件でチタン銅を製造することにより、耐応力緩
和特性に優れた良好な形状のばね材が得られる。

［実施例コ第１表に示される本発明に係る各種成分組成の合金を電
気銅の配合量の８０％を高周波溶解炉で溶解した後、溶
湯を乾燥木炭により被覆し、脱酸を行い、溶存酸素景が
２０ｐｐｍ以下になったことを確認した後、不活性雰囲
気、もしくは還元性雰囲気にて残景の電気銅、および添
加元素が１゜０〜２０．０ｗｔ．％含まれる母合金を溶
解し、４０　ｍｍ　Ｔ　Ｘ　１００　ｏｗｎ　Ｗ　Ｘ　
１５０　ｍｍ　Ｌのインゴットを鋳造した。次にインゴ
ットを８５０°Ｃにおいて熱間圧延した後、水焼き入れ
を行い、厚さ７ｍｍの板とした後面側を行い表面のスケ
ール等の欠陥を除き、冷間圧延を行い、厚さ１．５ｎｎ
とした。

これを第１表に示す種々の結晶粒度になる様に各種条件
で溶体化処理を行った後、各種加工度にて冷間圧延を行
い、その後各種条件で熱処理（時効処理）を行った。さ
らに各種加工度で最終冷間圧延を行った後、テンション
アニールにより最終熱処理をおこなった。

この様にし、で調整された試料の評価を行った。

強度、伸びはＪｒＳＳ号引張試験片を用い、引張試験に
より求めた。

ばね限界値は片持ち式のばねたわみ試験機により測定し
た。応力緩和特性は、１５０℃、大気中にて０．２％耐
力の８０％の而げ応力を負荷し、１０００時間後の応力
緩和率を％で評価した。形状は最終熱処理後の長さ５０
０　ｎｏの材料を鉛直につるし、そりの量（ｒｒｔａ）
を測定して評価した（第１図）。

これらの評価結果を比較の例とともに第１表に示す。　
　　　　　　　　　　　　　　（以下余白）表中（２）
と（３）、（７）と（８）と（２３）、（１１）と（１
２）と（２４）、及び（１４）と（１５）と（２６）は
それぞれ同一のインゴットから調整し、溶体化処理後の
結晶粒度のみを変化させた。

これらの諸特性値を比較すると、結晶粒度が１０μｍ未
満の試料は、引張強さ、伸び、ばね限界値といった機械
的性質は、ばね材として充分な値を示すが、応力緩和率
は２０％以上の大きな値を示し、高温で長時間の使用に
は適さないことがわかる。しかし、溶体化処理後の結晶
粒度を１０μｍ以上とすることにより、応力緩和率は２
０％以下となり、２０μｍ以上とすることにより、さら
に応力緩和率は低くなり、高温で長時間使用しても非常
に良好な接触圧を保つことがわかる。（１８）はりん青
銅（Ｃ５１９１）であるが、応力緩和率はチタン銅と比
へ、かなり高いことがわかる。

（１９）、（２０）はチタン含有量が低いため、ばね材
として充分な強度が得られない。

また、（２１）、（２２）、（２５）は時効処理後に、
冷間圧延、およびテンションアニーリングによる再結晶
させない熱処理を行わない例であるが、他の例と比較し
、時効処理時の巻きぐせのため、そりの量が大きく、形
状の矯正が必要であり、応力緩和率の測定は不可能であ
る。形状をレベラーで矯正する場合は、材料が変形され
るため、ばね限界値が低下し、ばね材としては使用でき
ない。

以上の実施例から、チタン鋼の溶体化処理後の結晶粒度
を１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上とし１時効処
理後さらに最終冷間圧延とテンションアニールによる再
結晶させない熱処理を行うことにより、耐応力緩和特性
が向上し、かつ良好な形状の材料が得られることがわか
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は形状を評価するためのテスト状態を示す説明図
である。１；試料２；そりの斂（皿）３；支持体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｔｉ０．５〜５．０ｗｔ．％含み、残部Ｃｕ及び
不可避的不純物からなる銅合金の冷間圧延材を、６００
℃〜固相線温度−５０℃の温度に加熱した後冷却して溶
体化処理すると同時に結晶粒度を１０μｍ以上にし、そ
の後２０〜９０％の加工度で冷間圧延し、つづいて１５
０〜６００℃の温度で時効処理を行い、さらに最終冷間
圧延を行った後、１５０〜６００℃の温度でテンション
アニーリングにより、再結晶させない熱処理を行うこと
を特徴とする耐応力緩和特性に優れた銅合金の製造方法
。
（２）Ｔｉ０．５〜５．０ｗｔ．％、そして副成分とし
てＰ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓ
ｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐｂ
、Ｂ、ランタノイド元素からなる群より選択された１種
または２種以上を総量で０．００１〜５．０ｗｔ．％含
み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の冷間
圧延材を、６００℃〜固相線温度−５０℃の温度に加熱
した後冷却して溶体化処理すると同時に結晶粒度を１０
μｍ以上にし、その後２０〜９０％の加工度で冷間圧延
し、つづいて１５０〜６００℃の温度で時効処理を行い
、さらに最終冷間圧延を行った後、１５０〜６００℃の
温度でテンションアニーリングにより、再結晶させない
熱処理を行うことを特徴とする耐応力緩和特性に優れた
銅合金の製造方法。