JPS6328974B2 - - Google Patents
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- JPS6328974B2 JPS6328974B2 JP7692580A JP7692580A JPS6328974B2 JP S6328974 B2 JPS6328974 B2 JP S6328974B2 JP 7692580 A JP7692580 A JP 7692580A JP 7692580 A JP7692580 A JP 7692580A JP S6328974 B2 JPS6328974 B2 JP S6328974B2
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- Conductive Materials (AREA)
Description
本発明は形状記憶効果、超弾性挙動あるいは防
振効果を有する銅基合金に関するものであり、詳
しくは上記機能を有する銅基合金の特性改善を目
的としたものである。 ここで形状記憶効果あるいは超弾性挙動という
のは、合金のマルテンサイト変態に起因するとさ
れている現象であり、前者は合金の変態温度域を
挾んで高温側での形状と低温側での形状との間に
一方向的もしくは可逆的な形状の復元現象が現出
することを指し、また後者は応力誘起マルテンサ
イトがその温度では熱的に安定でない温度領域で
変形を行なつた時現出するものであり、見掛け上
の大きな塑性ひずみが変形応力除去後に殆んど完
全に回復する現象を指すものである。 また防振効果は、この場合マルテンサイト双晶
の寄与により振動エネルギーが吸収されやすい効
果である。 従来、形状記憶効果や超弾性挙動あるいは防振
効果(以下これらをまとめて機能効果という。)
を有する合金としてNi―Ti合金、Au―Cd合金、
などのほか銅合金ではCu―Al、Cu―Zn、Cu―
Zn―Al、Cu―Al―Ni合金などが知られている。 しかしながらNi―Ti合金は良好な機能特性を
有するもののその溶製や熱処理が非常に困難であ
るため、実用範囲がかなり限られている。 またAu―Cd合金は原材料が高価なため実用化
には至らず、学術的な研究対象の範囲にとどまつ
ている。 これに対してCu―Al、Cu―Zn、Cu―Al―Ni、
Cu―Zn―Alなどの銅基合金は、原料が安価なう
え形状記憶効果や超弾性挙動にもすぐれた特性を
示し、溶解作業性なども比較的容易なため今後の
工業的利用が大いに期待されている。 しかしながら上記のCu―Al、Cu―Zn―Alなど
の合金は鋳造時に粗大な柱状晶が発達しやすく、
これが組成の不均質を招いて特性不安定となるこ
と、高温での均質化焼鈍や熱間圧延など熱処理中
に結晶組織が成長するために合金製品としての結
晶組織が大となつて延性に欠けること、大気中で
の熱処理工程で表面酸化されやすくまたこの際に
内部酸化を起してAlの組成が変動するため安定
した機能特性が得られないことなどの欠点を有し
ていた。 本発明は上記の欠点を解消するべく検討の結
果、Cu―Al、Cu―Zn―Al、Cu―Al―Niなどの
合金における鋳造組織の微細化や、高温加熱時の
結晶粒の粗大化防止および耐酸化性の向上など
を、変態温度域を殆んど変動させたりすることな
くして実現し、これによつて機能特性の改善や加
工性の向上に成功したものである。 即ち、本発明の銅基合金はAl9〜15重量%、Y
あるいは希土類元素の1種またはそれ以上を
0.003〜0.3重量%含有し、残部がCuよりなること
を特徴とするものであつて、これによつて形状記
憶効果、超弾性挙動あるいは防振効果などの機能
を十分に発揮させようとするものである。 また本発明においては製品の機能効果を現出さ
せる変態温度域を調節する目的で上記以外に10重
量%以下のNi、あるいはFe、Coの何れか1種ま
たは両者を合計で5重量%以下、あるいはZnを
35重量%以下添加することも包含するものであ
る。 なお製品が形状記憶効果を現出するか、超弾性
挙動や防振効果を現出するかは合金組成のほか全
く同一組成の合金でも使用温度により異なるので
あるが、一般には形状記憶効果は超弾性挙動を現
出する温度域より低温領域で発生するものであ
る。 本発明の銅基合金の組成において上述の如く
Al含有量を9〜15重量%と規定したのはAlがそ
の範囲外であると高温においてもβ相構造とはな
りえず、熱処理を加えても形状記憶効果や超弾性
挙動などの機能効果を現出しえないからである。 しかしながら、さきに述べたZnを変態温度域
調節のために合金素材の一つとして使用する場合
においては、Znがそれのみの添加即ちCu―Znの
二元合金においても多少の機能効果を付与するこ
とが出来ること、および加工性を考慮した場合
Alの使用量は1〜12重量%が適当である。その
量が1重量%以下では希土類元素などを所定量加
えても耐酸化性効果が顕著にあらわれない。 またYあるいは希土類元素の1種またはそれ以
上の含有量を0.003〜0.3重量%の範囲内とするの
は、0.003重量%未満の場合は機能特性改善の効
果が十分でなく、また0.3重量%以上を用いると
銅合金に均質に含有されにくいこと、および溶
解、鋳造の均一性を困難にしたり、変態温度域の
変動要因となつたりして却つて特性のバラツキを
生じて好ましくないためである。 ここで希土類元素としては通常工業的に用いる
La、Ceなどの元素を主成分とした希土類元素の
混合物即ち通常ミツシユメタルと呼ばれるものを
使用すればよい。 このほか変態温度域調節の目的で加えるNi、
Zn、あるいはFe、CoにおけるNi10重量%以下、
Zn35重量%以下、FeまたはCoの何れか1種また
は両者を合計で5重量%以下という限定は何れも
機能効果の大きさ、合金とするための加工性のし
やすさなどから考慮されたものである。 以上のように本発明は微量のYあるいは希土類
元素の1種またはそれ以上をAlとともに添加す
ることによつてCu―Al、Cu―Zn―Al、Cu―
Al―Niなどの合金の変態温度域を殆んど変動さ
せることなく鋳造組織を微細化しうるための均質
化が可能であること。熱間加工、ベーター化処
理などのための加熱処理工程時における結晶粒の
成長を抑制できること。がまず挙げられ、この
の効果によつて加工性良好で、かつ機能特性の
安定した製品が得られるのである。 さらにAlとYあるいは希土類元素を共存せ
しめているので耐酸化性が向上すること。が挙げ
られる。これは工業的には機能合金を得るための
熱処理や熱間加工工程を大気中で行えるようにし
たものであり冷間加工しにくい材料が多く用いら
れる機能合金の製造においては大きな効果であ
る。 そしてこれらの効果をもたらすYあるいは希土
類元素は上記のように極少量の添加でよいから変
態温度域の変動などの懸念も有しないのである。 かくして得られる本発明銅基合金は、形状記憶
効果、超弾性挙動あるいは防振効果を有してお
り、形状記憶素子、バネ、防音板や防振台座など
に有用である。 以下実施例により本発明を詳細に説明する。 実施例 1 99.9%電気銅、99.99%の高純度アルミニウム、
ミツシユメタル(M.M)、イツトリウム、電気亜
鉛、電解ニツケル、Cu―50%Fe母合金、および
Cu―30%Co母合金などを用いて第1表に示す組
成の合金を高周波真空溶解炉中で溶製し、黒鉛鋳
型にて内径30mmφの丸棒を鋳造した。 このインゴツトより一部横断面を切出し、研摩
後該インゴツトの鋳造マクロ組織を観察したとこ
ろ第2表に示す結果が得られた。
振効果を有する銅基合金に関するものであり、詳
しくは上記機能を有する銅基合金の特性改善を目
的としたものである。 ここで形状記憶効果あるいは超弾性挙動という
のは、合金のマルテンサイト変態に起因するとさ
れている現象であり、前者は合金の変態温度域を
挾んで高温側での形状と低温側での形状との間に
一方向的もしくは可逆的な形状の復元現象が現出
することを指し、また後者は応力誘起マルテンサ
イトがその温度では熱的に安定でない温度領域で
変形を行なつた時現出するものであり、見掛け上
の大きな塑性ひずみが変形応力除去後に殆んど完
全に回復する現象を指すものである。 また防振効果は、この場合マルテンサイト双晶
の寄与により振動エネルギーが吸収されやすい効
果である。 従来、形状記憶効果や超弾性挙動あるいは防振
効果(以下これらをまとめて機能効果という。)
を有する合金としてNi―Ti合金、Au―Cd合金、
などのほか銅合金ではCu―Al、Cu―Zn、Cu―
Zn―Al、Cu―Al―Ni合金などが知られている。 しかしながらNi―Ti合金は良好な機能特性を
有するもののその溶製や熱処理が非常に困難であ
るため、実用範囲がかなり限られている。 またAu―Cd合金は原材料が高価なため実用化
には至らず、学術的な研究対象の範囲にとどまつ
ている。 これに対してCu―Al、Cu―Zn、Cu―Al―Ni、
Cu―Zn―Alなどの銅基合金は、原料が安価なう
え形状記憶効果や超弾性挙動にもすぐれた特性を
示し、溶解作業性なども比較的容易なため今後の
工業的利用が大いに期待されている。 しかしながら上記のCu―Al、Cu―Zn―Alなど
の合金は鋳造時に粗大な柱状晶が発達しやすく、
これが組成の不均質を招いて特性不安定となるこ
と、高温での均質化焼鈍や熱間圧延など熱処理中
に結晶組織が成長するために合金製品としての結
晶組織が大となつて延性に欠けること、大気中で
の熱処理工程で表面酸化されやすくまたこの際に
内部酸化を起してAlの組成が変動するため安定
した機能特性が得られないことなどの欠点を有し
ていた。 本発明は上記の欠点を解消するべく検討の結
果、Cu―Al、Cu―Zn―Al、Cu―Al―Niなどの
合金における鋳造組織の微細化や、高温加熱時の
結晶粒の粗大化防止および耐酸化性の向上など
を、変態温度域を殆んど変動させたりすることな
くして実現し、これによつて機能特性の改善や加
工性の向上に成功したものである。 即ち、本発明の銅基合金はAl9〜15重量%、Y
あるいは希土類元素の1種またはそれ以上を
0.003〜0.3重量%含有し、残部がCuよりなること
を特徴とするものであつて、これによつて形状記
憶効果、超弾性挙動あるいは防振効果などの機能
を十分に発揮させようとするものである。 また本発明においては製品の機能効果を現出さ
せる変態温度域を調節する目的で上記以外に10重
量%以下のNi、あるいはFe、Coの何れか1種ま
たは両者を合計で5重量%以下、あるいはZnを
35重量%以下添加することも包含するものであ
る。 なお製品が形状記憶効果を現出するか、超弾性
挙動や防振効果を現出するかは合金組成のほか全
く同一組成の合金でも使用温度により異なるので
あるが、一般には形状記憶効果は超弾性挙動を現
出する温度域より低温領域で発生するものであ
る。 本発明の銅基合金の組成において上述の如く
Al含有量を9〜15重量%と規定したのはAlがそ
の範囲外であると高温においてもβ相構造とはな
りえず、熱処理を加えても形状記憶効果や超弾性
挙動などの機能効果を現出しえないからである。 しかしながら、さきに述べたZnを変態温度域
調節のために合金素材の一つとして使用する場合
においては、Znがそれのみの添加即ちCu―Znの
二元合金においても多少の機能効果を付与するこ
とが出来ること、および加工性を考慮した場合
Alの使用量は1〜12重量%が適当である。その
量が1重量%以下では希土類元素などを所定量加
えても耐酸化性効果が顕著にあらわれない。 またYあるいは希土類元素の1種またはそれ以
上の含有量を0.003〜0.3重量%の範囲内とするの
は、0.003重量%未満の場合は機能特性改善の効
果が十分でなく、また0.3重量%以上を用いると
銅合金に均質に含有されにくいこと、および溶
解、鋳造の均一性を困難にしたり、変態温度域の
変動要因となつたりして却つて特性のバラツキを
生じて好ましくないためである。 ここで希土類元素としては通常工業的に用いる
La、Ceなどの元素を主成分とした希土類元素の
混合物即ち通常ミツシユメタルと呼ばれるものを
使用すればよい。 このほか変態温度域調節の目的で加えるNi、
Zn、あるいはFe、CoにおけるNi10重量%以下、
Zn35重量%以下、FeまたはCoの何れか1種また
は両者を合計で5重量%以下という限定は何れも
機能効果の大きさ、合金とするための加工性のし
やすさなどから考慮されたものである。 以上のように本発明は微量のYあるいは希土類
元素の1種またはそれ以上をAlとともに添加す
ることによつてCu―Al、Cu―Zn―Al、Cu―
Al―Niなどの合金の変態温度域を殆んど変動さ
せることなく鋳造組織を微細化しうるための均質
化が可能であること。熱間加工、ベーター化処
理などのための加熱処理工程時における結晶粒の
成長を抑制できること。がまず挙げられ、この
の効果によつて加工性良好で、かつ機能特性の
安定した製品が得られるのである。 さらにAlとYあるいは希土類元素を共存せ
しめているので耐酸化性が向上すること。が挙げ
られる。これは工業的には機能合金を得るための
熱処理や熱間加工工程を大気中で行えるようにし
たものであり冷間加工しにくい材料が多く用いら
れる機能合金の製造においては大きな効果であ
る。 そしてこれらの効果をもたらすYあるいは希土
類元素は上記のように極少量の添加でよいから変
態温度域の変動などの懸念も有しないのである。 かくして得られる本発明銅基合金は、形状記憶
効果、超弾性挙動あるいは防振効果を有してお
り、形状記憶素子、バネ、防音板や防振台座など
に有用である。 以下実施例により本発明を詳細に説明する。 実施例 1 99.9%電気銅、99.99%の高純度アルミニウム、
ミツシユメタル(M.M)、イツトリウム、電気亜
鉛、電解ニツケル、Cu―50%Fe母合金、および
Cu―30%Co母合金などを用いて第1表に示す組
成の合金を高周波真空溶解炉中で溶製し、黒鉛鋳
型にて内径30mmφの丸棒を鋳造した。 このインゴツトより一部横断面を切出し、研摩
後該インゴツトの鋳造マクロ組織を観察したとこ
ろ第2表に示す結果が得られた。
【表】
素の混合体である。)
【表】
上表から本発明によるアルミニウム、イツトリ
ウム、ミツシユメタルを添加した合金は何れも鋳
造組織が微細化されていることが認められた。 実施例 2 実施例1で溶製したインゴツトの1部を用い、
その加工性を見るために第3表に示す各種の温度
にて30mmφの丸棒を約10mmtまで熱間鍛造して割
れの状況を観察したところ第3表の通りであつ
た。
ウム、ミツシユメタルを添加した合金は何れも鋳
造組織が微細化されていることが認められた。 実施例 2 実施例1で溶製したインゴツトの1部を用い、
その加工性を見るために第3表に示す各種の温度
にて30mmφの丸棒を約10mmtまで熱間鍛造して割
れの状況を観察したところ第3表の通りであつ
た。
【表】
【表】
実施例 3
実施例1で溶製した夫々のインゴツトを900℃
(但しNo.3およびNo.9は800℃)にて5時間均一化
焼鈍したのち、900℃(但し、No.3およびNo.9は
800℃)にて熱間スウエージと熱間圧延を行ない、
0.75mmtの条材を得た。 得られた条材夫々についてその酸化皮膜の厚さ
(内部酸化層の厚さを含む)を測定したところ第
4表の結果を得た。
(但しNo.3およびNo.9は800℃)にて5時間均一化
焼鈍したのち、900℃(但し、No.3およびNo.9は
800℃)にて熱間スウエージと熱間圧延を行ない、
0.75mmtの条材を得た。 得られた条材夫々についてその酸化皮膜の厚さ
(内部酸化層の厚さを含む)を測定したところ第
4表の結果を得た。
【表】
上表から本発明の銅基合金におけるYあるいは
希土類元素の添加効果が確認された。 実施例 4 実施例3で得た条材を機械的に研摩して該条材
の表面酸化皮膜を除去し、0.7mmt×10mm幅×100
mm長の試片を得た。 これを真直ぐな状態で700℃から水中に焼入れ
して試片の機能特性および室温での引張りによる
破断伸び(延性尺度)を調べたところ第5表の通
りであり、本発明の銅基合金が機能効果や破断伸
びにすぐれていることが認められた。
希土類元素の添加効果が確認された。 実施例 4 実施例3で得た条材を機械的に研摩して該条材
の表面酸化皮膜を除去し、0.7mmt×10mm幅×100
mm長の試片を得た。 これを真直ぐな状態で700℃から水中に焼入れ
して試片の機能特性および室温での引張りによる
破断伸び(延性尺度)を調べたところ第5表の通
りであり、本発明の銅基合金が機能効果や破断伸
びにすぐれていることが認められた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 Al9〜15重量%、Yあるいは希土類元素の1
種またはそれ以上を0.003〜0.3重量%含有し、残
部がCuよりなることを特徴とする形状記憶効果
または超弾性効果を有する銅基合金。 2 Al9〜15重量%、Yあるいは希土類元素の1
種またはそれ以上を0.003〜0.3重量%、およびNi
を10重量%以下の範囲で含有し、残部がCuより
なることを特徴とする形状記憶効果または超弾性
効果を有する銅基合金。 3 Al9〜15重量%、Yあるいは希土類元素の1
種またはそれ以上を0.003〜0.3重量%、および
Fe,Coの何れか1種または両者を合計で5重量
%以下の範囲で含有し、残部がCuよりなること
を特徴とする形状記憶効果または超弾性効果を有
する銅基合金。 4 Al1〜12重量%、Yあるいは希土類元素の1
種またはそれ以上を0.003〜0.3重量%、およびZn
を35重量%以下の範囲で含有し、残部がCuより
なることを特徴とする形状記憶効果または超弾性
効果を有する銅基合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7692580A JPS572848A (en) | 1980-06-07 | 1980-06-07 | Functional copper alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7692580A JPS572848A (en) | 1980-06-07 | 1980-06-07 | Functional copper alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS572848A JPS572848A (en) | 1982-01-08 |
JPS6328974B2 true JPS6328974B2 (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=13619284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7692580A Granted JPS572848A (en) | 1980-06-07 | 1980-06-07 | Functional copper alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS572848A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58189346A (ja) * | 1982-04-26 | 1983-11-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 音響用防振銅合金 |
JPS60242051A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-02 | 住友電気工業株式会社 | テ−プ |
CN111455211A (zh) * | 2020-05-17 | 2020-07-28 | 安徽凯斯威精工科技有限公司 | 一种高耐蚀高耐磨的铜镍合金材料及其制备方法和应用 |
-
1980
- 1980-06-07 JP JP7692580A patent/JPS572848A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS572848A (en) | 1982-01-08 |
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