JPS628491B2 - - Google Patents

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JPS628491B2
JPS628491B2 JP22617283A JP22617283A JPS628491B2 JP S628491 B2 JPS628491 B2 JP S628491B2 JP 22617283 A JP22617283 A JP 22617283A JP 22617283 A JP22617283 A JP 22617283A JP S628491 B2 JPS628491 B2 JP S628491B2
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JP
Japan
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copper
alloy
heat resistance
titanium
phosphorus
Prior art date
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JP22617283A
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English (en)
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JPS60116737A (ja
Inventor
Keiichiro Ooishi
Takeshi Suzaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SANHO SHINDO KOGYO KK
Original Assignee
SANHO SHINDO KOGYO KK
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Publication date
Application filed by SANHO SHINDO KOGYO KK filed Critical SANHO SHINDO KOGYO KK
Priority to JP22617283A priority Critical patent/JPS60116737A/ja
Publication of JPS60116737A publication Critical patent/JPS60116737A/ja
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【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱性、高抗張力、高温での引張強
さ、耐応力腐食割れ性、弾性等の機械的諸性質に
秀れた銅基合金に関する。 銅は秀れた電気及び熱の伝導体であり且つ加工
性が良いため、各種器物、建築材料、熱交換器
材、電子用材料等の多くの用途に使用されてい
る。そして、これら様々の用途に銅材料を採用す
る場合、その機械的強度、耐熱性、弾性などが問
題となることが多くあり、これまで銅に種々の合
金元素を添加して満足すべき性質を得るべく、燐
脱酸銅や丹銅を始め種々の耐熱銅合金が提案され
ている。 一般に銅に合金元素を添加すると、銅の優秀な
加工性並びに電気・熱の伝導度が低下するという
欠点がある。従つて銅基合金においては、機械的
強度や耐熱性、弾性、耐食性と加工性や電気・熱
の伝導性等との間のバランスのとれたものが切望
されている。また、上記に加え、加工上焼入れ及
び焼戻し(時効)等の特別な熱処理工程やこれに
要する設備を必要とせず、製造コストの低いもの
が望まれる。 本願発明は、従前の銅基合金における上述の如
き欠点の除去を課題とするものであり、銅の秀れ
た加工性や電気・熱の伝導性を損なうことなく機
械的諸性質の向上が図れ、しかも加工上特別な熱
処理を必要とせず、安価に製造し得る銅基合金の
提供を目的とするものである。 本願発明者は前記課題の達成を図るため、銅と
チタンとニツケルと亜鉛と燐と錫との配合物につ
いて多くの実験を繰り返し、その結果を基にし
て、次に説明する様な新たな配合比を有し、機械
的強度や耐熱性、弾性等に秀れ、しかも高い電
気・熱の伝導性や加工性を兼ね備えた銅基合金の
開発に成功した。 即ち、本願発明者は前記実験の結果から、チタ
ン、ニツケル、亜鉛、燐及び錫の添加量とその作
用、添加元素の合金諸特性に及ぼす相乗効果等に
ついて考察し、次の様な事実を知得した。 チタンを単独で添加した場合には、耐熱性の
向上効果はかなりあるが、機械的強度や弾性等
の向上効果は極めて少なく、熱・電気の伝導性
も悪い。 ニツケルを単独で添加した場合には、耐熱
性、機械的強度及び弾性はわずかに向上する
が、その効果は顕著なものでなく且つ熱・電気
の伝導性も悪い。 チタンとニツケルとの共添の場合には、機械
的強度、耐熱性、弾性が著しく向上し、また電
気伝導性も、それぞれの元素を単独に添加した
場合よりも大幅に向上する。 なお、チタンは0.1%以下では効果がなく、
また1.5%を超えて添加しても、強度、耐熱性
の著しい向上は認められず、逆に電気の伝導性
が低下し、経済的にも問題となる。従つてチタ
ン量は0.1〜1.5%の範囲が最適である。一方、
ニツケルは0.2%以下では効果がなく、また2.5
%を超えて含まれるとチタンと化合しない残存
するニツケルが多くなり、電気伝導度を低下さ
せる。従つてニツケルの範囲は0.2〜2.5%が最
適である。 亜鉛は、溶解時にあらかじめ添加しておけば
溶銅中の酸素量をかなり減少させ、高価なチタ
ンのロスを大幅に減少させることができると共
に湯流れ性を向上させる。また亜鉛は機械的強
度や耐熱性を向上することができる。 尚、亜鉛の含有量が0.05%以下では効果がな
く、また2.0%を超えて添加しても、湯流れ
性、チタンのロス防止、強度、耐熱性の向上は
認められず、逆に電気伝導性が低下する。従つ
て亜鉛の範囲は0.05〜2.0%が最適である。 燐は、亜鉛と同様に溶銅中の酸素を減少さ
せ、湯流れ性をよくすると共にマトリツクス中
のニツケル及びチタン量が減少させ、チタン、
ニツケル共添時よりもさらに耐熱性、機械的強
度、弾性が向上する。また燐は電気・熱の伝導
性も向上させることができる。 而して、燐はその含有量が0.003%以下では
効果がなく、また、燐が0.2%以上含まれると
湯流れ性、チタンのロス防止、強度、耐熱性の
著しい向上は認められず、逆に電気伝導度が低
下すると共に応力腐食割れの発生する恐れが生
ずる。従つて燐の範囲は0.003〜0.2%とするの
が望ましい。 チタン、ニツケル、亜鉛、燐の添加で当初の
目的は達成することができる。しかし、これに
さらに錫を添加することにより、マトリツクス
中のチタン量を減少させ、耐熱性、機械的強
度、弾性、耐食性を向上させることができる。 尚、錫はその含有量が0.1%以下では効果が
なく、また1.5%以上添加しても、耐熱性、機
械的強度、弾性、耐食性に著しい向上は認めら
れず、逆に電気伝導度が低下する。従つて錫の
量は0.1〜1.5%とするのが最適である。 本願発明は、前述の如き知見を基にして全く新
規且つ独創的に開発されたものであり、第一発明
に係る合金は、合金の基本配合を「チタン0.1〜
1.5%、ニツケル0.2〜2.5%、亜鉛0.05〜2.0%、
燐0.003〜0.2%及び残部が銅」とするものであ
る。 また、第二発明に係る合金は、合金の基本配合
を「チタン0.1〜1.5%、ニツケル0.2〜2.5%、亜
鉛0.05〜2.0%、燐0.003〜0.2%、錫0.1〜1.5%及
び残部が銅」とするものである。 以下に、本発明に係る銅基合金の具体例につい
て説明する。 本発明に係る銅基合金と従来の銅基合金との機
械的性質、電気伝導度、耐熱性等を比較調査する
ため、次の表1に示す様な化学成分の銅基合金を
後述する如き方法に依り数種製作した。
【表】
【表】 尚、第1表において、No.1〜No.4は本発明に係
る銅基合金である。またNo.5〜No.12は従来の銅基
合金であり、No.5はニツケル、燐を添加していな
いCu−Ti−Zn合金、No.6はチタン、燐を添加し
ていないCu−Ni−Zn合金、No.7は燐を添加して
いないCu−Ti−Ni−Zn合金、No.8はNiを添加し
ていないCu−Ti−Zn−P合金、No.9はTiを添加
していないCu−Ni−Zn−P合金、No.10はJIS規格
の丹銅板1種、No.11はJIS規格の脱酸銅、No.12は
Cu−Zr系の耐熱銅合金である。 前記第1表に示す各合金は、下記の如き手段に
よつて製造したものである。 即ち、No.1〜No.11の合金については、第1表に
示す各成分組成の原材料を大気中、小型高周波溶
解炉で、木炭被覆下において溶解し、これを鋳造
して厚さ40mm、幅100mm、長さ200mmの鋳塊を得
た。又、No.12合金については、不活性雰囲気中で
溶解し、これを鋳造して厚さ40mm、幅100mm、長
さ200mmの鋳塊を得た。 その後、前記鋳造品の表面及び裏面を夫々5mm
ずつ面削し、約850℃の温度に各鋳塊を加熱して
厚さ10mmまで熱間圧延を行い、熱間圧延後酸洗及
びグラインダーで酸化スケールを除去したあと、
3mmまで冷間圧延を行つた。 引き続き、No.10、11を除く各合金については、
650℃、2時間の焼鈍を行い、またNo.10、11合金
については、500℃、2時間の焼鈍を行つた。 次いで圧下率67%で冷間圧延し、厚みを1mmま
で減少させた。 さらに、No.10、11を除くNo.1、2、3、4、
5、6、7、8、9、12合金については、600
℃、2時間の条件で焼鈍し、またNo.10、11合金に
ついては、480℃2時間の条件で焼鈍を行つた。 各々の材料が冷間圧延材に比べ十分に軟化し、
硬さが冷間圧延材のビツカース硬さの70%以下と
なりかつ完全に再結晶しているのを確認後、それ
らの焼鈍材を1/2H材(半硬質材)に相当する調
質に仕上げるため、圧下率20%の最終冷間圧延を
行い、厚さ0.8mmの試料を得た。そして当該試料
について、導電率、引張強さ、伸び、硬さを夫々
測定した。その結果は第2表に示す如くとおりで
ある。 なお、No.12合金については、試料を910℃で10
分間加熱後、急冷し、470℃で2時間の焼戻し処
理を行つた熱処理材についても引張強さ、伸び、
硬さ及び導電率を測定した。第2表の最下欄はそ
の結果を示すものである。
【表】
【表】 第2表からも明らかな様に、本発明に係る銅基
合金の引張強さ及び硬さは、No.12のCu−Zn合金
の熱処理材及びNo.7のCu−Ni−Ti−Zn系合金と
同程度か或いはそれ以上あり、単独でNi、Ti、
Pを添加した銅合金Ni、Ti、Pをそれぞれ2元
素組み合せた銅合金並びにその他の銅基合金より
優れている。 また、伸びにおいては、No.12のCu−Zr合金の
熱処理材より優れており、その他の銅合金と同程
度か又はわずかに劣る。なお、錫の添加は、わず
かに導電率を低下させるが、引張り強さ、伸びを
向上させることがわかる。 更に、導電率の点ではNo.11の脱酸銅及びNo.12の
Cu−Zr合金の熱処理材より劣るが、その他の合
金より優れていることがわかる。このように、本
発明に係る銅基合金は、強度と導電率との間に優
れたバランスを有する銅基合金であることがわか
る。 次の第3表は、耐熱温度(軟化温度)と、600
℃における高温酸化性と、750℃で30分間焼鈍し
【表】 た後の硬さを夫々測定した結果である。 第3表において、耐熱温度、高温酸化性及び
750℃焼鈍後の硬さ測定の各試験に用いた試料
は、第2表の機械的性質の試験において用いた試
料と同じである。 耐熱温度は、初期硬さ(常温での硬さ)の80%
になるときの30分間加熱温度とした。また、高温
酸化性としては酸化増量を用いたが、これは600
℃、30分加熱後の試料重量から初期(常温)での
試料重量を減じ、これを試料表面積で除したもの
である。すなわち酸化増量は、単位面積当りの高
温酸化で生じた酸化物の酸素量の増加を表わして
いる。 第3表からも明らかな様に、本発明に係る銅基
合金の耐熱温度は、他のいずれの合金よりも優れ
ており、また酸化増量においても、他のいずれの
合金よりも優れていることがわかる。更に、750
℃焼鈍後の硬さにおいても、本発明の係る銅基合
金は、No.7のCu−Ti−Ni−Zn合金と同程度であ
る以外は他の何れの合金よりも優れており、且つ
常温での硬さと比べた硬さの低化率においても、
最も秀れていることがわかる。 また、Snの添加は、特に高温酸化性を高め、
耐熱温度、750℃焼鈍後の硬さをも高めること
が、試料No.4の結果から明らかである。 このように、本発明に係る銅基合金は高い耐熱
温度、優れた耐酸化性及び高温焼鈍後でも高強度
を有しており、総合的な耐熱性に秀れた銅基合金
であると言える。 本発明の銅基合金は、上述の通り抗張力や伸
び、硬さ等の機械的性質だけでなく、電気伝導性
の点でも秀れた特性を有すると共に耐熱性も極め
て高く、熱交換器用素材や電気関係部品用素材、
ろう付け等の高温加熱をする部品等に広く活用し
得るものである。 また、本発明に係る銅基合金は、加工上特別な
熱処理等を全く必要としないため比較的安価に製
造することができ、実用上極めて高い効用を有す
るものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 チタン0.1〜1.5%、ニツケル0.2〜2.5%、亜
    鉛0.05〜2.0%、燐0.003〜0.2%及び残部が銅から
    なる高導電性の耐熱・高力性銅基合金。 2 チタン0.1〜1.5%、ニツケル0.2〜2.5%、亜
    鉛0.05〜2.0%、燐0.003〜0.2%、錫0.1〜1.5%及
    び残部が銅からなる高導電性の耐熱・高力性銅基
    合金。
JP22617283A 1983-11-29 1983-11-29 銅基合金 Granted JPS60116737A (ja)

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JP22617283A JPS60116737A (ja) 1983-11-29 1983-11-29 銅基合金

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JPS60116737A JPS60116737A (ja) 1985-06-24
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