JPS63266033A - 銅合金 - Google Patents

銅合金

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JPS63266033A
JPS63266033A JP10079287A JP10079287A JPS63266033A JP S63266033 A JPS63266033 A JP S63266033A JP 10079287 A JP10079287 A JP 10079287A JP 10079287 A JP10079287 A JP 10079287A JP S63266033 A JPS63266033 A JP S63266033A
Authority
JP
Japan
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alloy
fatigue
composition ratio
copper alloy
sample
Prior art date
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Pending
Application number
JP10079287A
Other languages
English (en)
Inventor
Kimio Hashizume
橋爪 公男
Takefumi Ito
武文 伊藤
Kenji Kubozono
久保薗 健治
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特にスイッチ、リレーのように繰返し応力
が負荷される用途に適した疲れ特性の良好な銅合金に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来、市場で一般的に、上記用途に使用されている銅合
金としては代表的なものに01720合金(ベリリウム
銅)があるが、この合金は高価なりeを含有するために
コスト而での問題がある。
一方、比較的に安価なばね用鋼合金としてはSnと微量
のPを含有する05210 (ばね用リン青銅)がある
が、 01720合金との特性差が太き(、この間を埋
める合金のニーズが高まっている。
この要求に合致する合金の一つとして2例えば刊行物(
金属便覧(日本金属学会編、昭和31年発行)第884
〜886頁)に記載されているCu−Ni  Si系合
金(コルソン合金)が知られている。
〔発明が解決しようとする問題点J 従来のCu  Ni  Si 系合金は、優れた導電率
と強変を有しているが、疲れ特性についてはC5210
合金よりも低い水準にあるという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので9機械特性および導電性を実用レベルに保ちながら
、疲労特性に優れた銅合金を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の銅合金は、銅を基とし2重量組成比でNi1
.5〜20%、5i03〜1.5%およびAt O,4
〜6.0%を含有し、NドAt=3〜5:1、  Ni
  : Si =3〜5:1の組成比のものである。
〔作 用〕
この発明におけるAtの+ N Iとの適切な配合比に
よる添加およびN4とSiのコルソン合金の比率による
配合により、マトリックス中に、 Ni2Si以外にも
NiAt、N12At3 等の微細な析出物を析出させ
ることにより+ Cu−Ni  Si 系合金の疲れ特
性の改善を図り目的を達成することができる。
〔実施例〕
この発明に係わる各組成物の組成比は、アトリツクス中
にNi2Si、NiAt、Ni5At 等の微細な析出
物を効果的に分散させ、実用上の必要な導電率を確保し
つつ良好な疲れ特注を得るための範囲を定めている。即
ち2個々の合金元素の下限については、これらの析出物
の存在による疲れ特性への寄与が認められる最少含有役
とし、上限はNiがこれ以上では導電率が低くなり過ぎ
て実用面での適用分野が少なくなることから制限してい
′る。一方、SiおよびAt含有量は、析出物を適切に
生成させるためにNi、iiに対応しである規定の組成
比率にすること以外に別の理由として。
Siが1.5%を越えると鋳造性が劣化し鋳肌が悪くな
る傾向にあることや導電率が低くなることが挙げられ、
またAtについては6%を越えると加工性が著しく悪化
するためそれぞれの上限を定めた。
又、この発明の実施例の銅合金がzn、Mn。
Mgt Ti、 cr、 Zr、 Fe、 P、 B、
 Sn  およびCoの内の少なくとも一種を合計00
4〜5.0%含有することは、所期目的を達するためさ
らに有効であり、概ね添加元素としてのZn、 Mn、
 Mg。
P、Bは脱酸剤としての利用性を得るためであり。
特にSi含有量の安定確保と時効硬化処理の安定化を達
成するために有効である。一方T 1 + Cr + 
F e +Co、Snについては結晶粒の微細化及び固
溶硬化。
析出硬化による強腐並びに疲れ特注の向上を目的として
添加するもので、導電率、加工性を著しく低下させない
範囲を上限とした。
以下にこの発明の実施例について説明する。
表1および表2は、この発明の実施例の対象材と比較材
の成分および特注値をまとめて示したものである。各材
料の特性値はいずれも900Cでの溶体化処理に読いて
冷間加工率21%にて0.51厚に仕上げ、その後に時
効処理した試料についての結果である。なお、谷(4料
の時効硬化処理は。
その材料における最適条件のもとで行った。
表1の結果から明らかなように、既に公知のCu−Ni
Si 系合金(試料N[ll、4.7)においては+N
IとSiの組成比の適正化および一定組成比においてそ
れらの添加量を変化させることにより引張強さと導電率
の向上は認められるものの、繰返し数、N=10’回に
おける疲れ強さはいずれも25KIf/−以下であり、
疲れに関する信頼性の面から実用に適した材料とはいえ
ない。
またCu  At Ni系合金の比較材(試料Nα5)
においても、疲れ特性についてはCu  Ni  Si
系合金と同様あまり良くない。比較台の試料Nα2とこ
の発明の実施例の試料Nα3を比較すると、この発明の
実施F!IIのNα3の方は5iAtの添加量が少なく
引張強さの水準はNα2より劣っているにもかかわらf
、N=IO’回における疲れ強さは28.2すf/−で
Nα2の疲れ強さく25.4Kff/−)を上まわって
いる。これはこの発明の主旨とする疲れ特性改善の基と
なるNi2Si、 Ni At。
Ni2At等の析出物をマトリックス中に効果的に分散
させるためには、各合金元素の組成比が適正な範囲内に
あることの必要性を証明している。またNα6とNα8
の試料は、この発明の実施例の適正な組成比にある銅合
金において、Ni、At、Siの添加量を増した実施例
であるが、添加UIiが増えるにつれて、更に疲れ特性
の向上することがわかる。
但し、一方で導電率が低ドの傾向にあり、実用上の点か
らおのずとその上限が限定されることも明白である。
表2の結果から明らかなように、既に公知のCu−Ni
Si系合金(試料N(LlB)においては。
優れた強度と導電率を有してはいるが、繰返し数N=I
Q’回における疲れ強さは約24に9f/−でC521
G合金より低(、実用に際して疲れに対する信頼性の面
から好適な材料といえない。これに対し、Cu−Ni 
 Si系合金に適量のAtを配合し、更に規定範囲内で
Zn、 Mn、 Ti等の元素を添加したこの発明の実
施例の合金(試料Nα12〜Nα16)においては、導
電率を大幅に低下させることなく、特に疲れ特性の顕著
な向上が認められる。例えば、析出物を形成する元素の
総添加量がほぼ4%となる試料Nα18(比較材)と試
料Nα12.13,14,15.16 (実施例)の1
07回における疲れ強さを比べてみると、いずれもこの
発明の実施例の合金の方が20〜30%高水準にある。
試料へ017は、この発明の実施例の適正な組成比にあ
る銅合金において、NiAt、Siの添加量を増した実
施例であるが、添加量が増えるにつれて、更に強度並び
に疲れ特性の向上が計れることがわかる。但し、一方で
導電率が低下の傾向にあり、実用上の点からおのずとそ
の上限が限定されることも明白である。
また、 Cu−Ni−3i  klをベースにした試料
Nα11と比較した場合、この発明の実施例の試料Nα
12の疲れ強さとほとんど差は認められないことから+
  zn、 Mn+ P +  Bは、この特性に悪影
響を及ぼさないことがわかり、一方鋳造時に脱酸剤とし
て鋳造性を改善し9強ぼも試料Nα11より向上するの
で有効な元素である。但し、添加量が多くなると導電率
や応力腐食割れ感受性への影響が現れるため上限値はお
のずと制限される。さらにこの発明の実施例のNQI 
3. NQj 4. Nal 5. Naj&の試料を
比較材Nα11と比比較した場合lTllCr+ Zr
+ Fe* c、、 sn  の添加元素は疲れ特性向
上の効果が認められ、その上限については導電率の点か
ら制限した。
上記の実施例においてこの発明の実施例の疲れ特性の改
善効果は小さい様に見えるが、これは疲れ特性を一般的
な表示様式である時間強度、即ち一定の繰返し数(N=
IQ’)における応力振巾(疲れ強さ)で示したことに
よる、例えば、Nα2(比較材)とNα3 (実施例)
の疲れ強さは夫々25.4. 2 s、zKyf/−で
、その差は約11%とわずかではあるが、一定の応力振
幅、σo= 30Kyf/−での破断寿命(回数)は、
尚2で6.8XI05回、Nα3で42X106回が得
られ、実施例の方が比較材に比べて約6倍もの破断寿命
があり、疲労面からの信頼性に対し著しく向上している
。また、高Ni側のNaB、Na8についても面記と同
一の応力水準のもとで疲れ試験を行った所9両者共に2
×10 回に達しても破断せず、従来のC5210合金
(ばね用りん青j14)の疲れ特性に比べて格段と優れ
ていることがわかる。
なお、上記実施例では、特に疲れ特性における優位性を
強調したが、この発明の実施例の時効硬化温度は例えば
400〜550℃と比較に高いため、耐熱性にも優れて
いる。
〔発明の効果〕
以上説明したとおり、この発明は、銅を基とし。
重量組成比でNi1.5〜20%+  Si O−3〜
15%およびAA 0.4〜6.0%を含有しe Ni
 ” Al=3〜5 : 1.Ni :5iz3〜5:
1の組成比であるものを用いることにより9機械特性お
よび導電性を実用レベルに保ちながら、疲労特性に優れ
た銅合金を得ることができ9例えばスイッチ、リレーお
よびIC用リードフレーム等の電子部品への適用も可能
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)銅を基とし、重量組成比でNi1.5〜20%、
    Si0.3〜1.5%、およびAl0.4〜6.0%を
    含有し、Ni:Al=3〜5:1、Ni:Si=3〜5
    :1の組成比である銅合金。
  2. (2)重量組成比でZn0.03〜4.0%、Mn0.
    03〜1.5%、Mg0.03〜0.5%、Ti0.0
    3〜0.7%、Cr0.03〜0、7%、Zr0.01
    〜0.2%、Fe0.03〜0、7%、P0.01〜0
    .5%、B0.01〜0.1%、Sn0.01〜0.5
    %およびCo0.01〜0.5%の内の少なくとも一種
    を合計0.04〜5.0%含有する特許請求の範囲第1
    項記載の銅合金。
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