TW577932B - Iron modified tin brass - Google Patents

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577932 A7 B7 五、發明説明（彳 ） 本發明乃關於具有高強度、良好之易成型性與相當高導 電性之銅合金。更特別地是，經由鐵之控制加入以增加錫 黃銅之生產強度。 在此整份專利申請案中，除非另有說明，否則百分率係 以重量表示。 商業上之錫黃銅係含有從0.35%至4%之錫、高至0.35%之 磷、從4 9 %至9 6 %之銅與平衡之鋅之銅合金。該合金係由銅 發展協會（CDA)稱為銅合金C40400至C4908 0。 一種商業之錫黃銅係標示為C42500之錫黃銅。該合金之 組成具有87%至90%之銅、1.5%至3.0%之錫、最大0.05%之 鐵、最大0.3 5%之磷與平衡之鋅。由此合金所生成之產品為 電路開關彈簧、接線頭、連接器、保險絲夬子、筆夾與防 雨片用填充材料。 ASM手冊記載銅合金C42500為具有28% IACS (國際鍛鍊 銅標準，純銅係指在20°C時有100%IACS之傳導值）之名目 上之導電性以及根據回火介於310百萬巴（45 ksi)與634百萬 巴（92 ksi)間之生產強度。該合金適合用於許多電子接線頭 之應用，不過生產強度係低於所欲。 已知可經由鐵之控制添加以增加某些銅合金之生產強 度。例如一般承認之標題為”經鐵改性之磷青銅”之美國專 利第5,882,442號揭示將1.65%·4.0%之鐵添加入磷青銅中。 Caron等人之合金具有超過30%IACS之導電性以及超過95 ksi之最終張力強度。

Furukawa金屬工業股份有限公司之日本專利申請案第57- -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 577932

68061號揭π含有鋅、錫與鐵每—個在•㈣之銅合 金。其揭示鐵可增加合金之強度與熱阻。 曰本工程公司之曰本專利申請案第6ι_243ΐ41號揭示含有 1%-25%鋅與鎳、錫和鐵每—個各ϋι%·5%之銅合金。該人 金進一步含有0·001%_1%之硼與001%_5%之錳或矽。其二 不测與I孟或碎可對合金提供凝降硬化能力。 雖然將鐵添加至磷青銅之效益已知，但鐵會造成合金之 問〜由於長條爽雜物之生成，合金之導電性會下降且合 金之加工性會受影響。當合金含有超過臨界之鐵含量時， 長條夾雜物將生成，該含量係與合金之組成有關。長條爽 雜物源於當鐵粒子在固化之前從液體凝降出且 ^機械變形時拉長。長條夾雜物係有害的，因為其會影響 合金之表面外觀且使易成型性下降。 曰 在高銅（超過85%銅）之錫黃銅中，作為雜質之最大許可 鐵含量典型上㈣观。此制為鐵已知會降低導電性且經 由長條夾雜物之生成會惡化彎曲性能。 含有介於某些組成範圍内之鐵與錫之銅合金會展示非樹 枝狀、如鑄造之顆粒結構。例如，標題為，，具有改良之加工 性，以銅為基之合金，，之美國專利第4，1 16,686號揭示含有 4.〇%-11.0%之錫、0.01%_0.3%之磷、1〇%5〇%之鐵盥平 衡銅之合金。Mravic等人之合金可以進—步包括少量但有 政《許多特定合金添加物、包括鋅。該如鑄造之合金係揭 :在鐸造之條件時具有可提供改良之加工性之本質上非樹 枝狀、顆粒結構。 -5- 577932

某些非樹枝狀之合金具有作為半固體生成原料之用處。 I作為半固體生成原料之鐵條具有相當高之偏析結構，其 含^被在比主要相為低之溫度熔化之偏析相所包圍之主要 非树枝狀之相。該鐵條被加熱至可有效地熔化較低化 度相、而非主要相之溫度。若主要相為樹枝狀，則固體主 要,係機械地固定且無利益可獲得。不過若固體主要相係 非樹枝狀，則可生成能在剪應力條件下流動之金屬漿液。 將漿液流進鑄模可以提供許多較將相同組成之液體金屬 例C鑄模中為佳之優點。該漿液係在較完全熔化相同組成 之&至所而者為低之溫度流動。該鑄模因此係曝露在較低 之/風度且鑄模之菁命可以提高。該漿液係以較當熔化金屬 倒入時為低之亂泥擠入鑄模中，造成較少之空氣被捕捉進 鑄體中且因此所生成之產品具有較少之孔洞。

土上半固肖豆生成原料係藉在金屬由機械或電磁攪拌 時冷卻熔融 < 金屬，以在製備具有本質上球狀之變質樹枝 狀物時，於樹枝狀物生成時加以破壞以生成。標題為，，採用 木生成半固體金屬漿液之以α銅為基之合金，，之美國專利第 4,642,146號揭示於鑄造過程中不需攪拌或其他攪動之可作 為半固體生成原料之合金。該合金成份係3%_6%之鎳、5%_ 15/。之鋅、2°/。-4.25% 之鋁、〇 25°/〇-1·2% 之石夕、3%-5°/。之鐵 與平衡之銅。其揭示最小3%之鐵以防止柱狀之樹枝狀物。 在相當廣之溫度範圍（半固體生成加工範圍）内使較低熔 化溫度相為液態而主要、較高熔化溫度相為固態係必須 的廣半固骨豆生成加工範圍使加工控制更容易。例如，將

577932 A7 B7 五、發明説明（4 ) 鐵加入銅合金C260 ( 70%銅與30%鋅之名義上之成份）可產 ^ 生只具有5 °C之半固體生成加工範圍。該合金從起始之均相 流動（漿液）至液體分離（熔融金屬從材料中流出）會顯示突 然之改變。 所以，其存在對經鐵改性之錫黃銅合金之需求，其未承 受前述所提之降低導電性與生成長條夾雜物之缺點。其亦 存在對可作為具有廣加工範圍之半固體生成原料之銅合金 之需求。 裝 因此，本發明之第一目的係提供具有增強強度之錫黃銅 合金。本發明之第二目的係提供可作為半固體生成原料之-銅合金。 本發明之特色係藉鐵與鋅之控制合併量之添加以達成強 度之增加。本發明之另一特色係根據特定之連續步驟以加 工合金，可以在熟合金中保有精密之微結構。

本發明之另一特色為添加控制量之鐵與鋅至黃銅中可製 造適合作為半固體生成原料之合金。 在本發明之合金之優點之其中之一為生產強度之增加不 會使導電性降低。顆粒大小小於100微米之精緻、如鑄造之 合金與約5-20微米之顆粒大小之熟合金係細微之顆粒。其 他之優點為導電性約等於C42500銅合金者，而生產強度卻 顯著增加。 本發明之合金在作為半固體生成原料之優點之其中之一 為合金具有廣半固體生成加工範圍。該合金保有黃色之顏 色且對腐蝕具阻抗，使其特別適用於作為裝飾零件，例如 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 577932 A7 ______ B7 五、發明説明（5 ) 為管遒固定裝置、建築五金與運動物品。 根據本發明之第一具體實施例，其係提供一銅合金。此 百金本質上由從1%至4%重量之錫、從〇 8%至4 〇%重量之 鐵、從9%至35%重量之鋅、高至0.4%重量之磷、最大 〇·〇3%重量之矽、最大〇 〇5%重量之錳且其餘為銅以及不可 避免之雜質所構成。顆粒狀之精緻合金具有低於100微米之 平均如鑄造顆粒大小以及加工後介於約5與20微米間平均顆 粒大小。 根據本發明之第二具體實施例，其係提供一觸變生成銅 合金’其本質上由從7〇%至9〇%重量之銅、從有效生成如鑄 造非樹枝狀結構之量至高至3 · 5 %之晶粒細化劑、從有效提 供20 °C之最小半固體生成加工範圍之量至3.5%之熔點抑制 劑、低於1 %之鎳與平衡之鋅以及不可避免之雜質所構成。 根據下述之說明圖示，前述所提之目的、特色與優點將 更清楚。 圖1係說明本發明之合金之一種加工方法之流程圖。 圖2係鐵含量對生產強度之效應之圖示說明。 圖3係鐵含量對最終張力強度之效應之圖示說明。 圖4係錫含量對生產強度之效應之圖示說明。 圖5係錫含量對最終張力強度之效應之圖示說明。 圖6係鋅含量對生產強度之效應之圖示說明。 圖7係鋅含量對最終張力強度之效應之圖示說明。 圖8係鋁/銅二成份相圖之圖示說明。 圖9係矽/銅二成份相圖之圖示說明。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 577932 A7 B7 五、發明説明（6 ) 圖1 0係錫/銅二成份相圖之圖示說明。 圖11係說明銅- 30%鋅-1.5%鐵-1.5%錫之合金之如鑄造顆 粒結構之顯微照片。 圖12係說明圖11之合金在91(TC之觸變生成後之顆粒結構 之顯微照片。 圖13係說明銅-15%鋅-2.0%鐵-2.0%鍚之合金在995°C之 觸變生成後之顆粒結構之顯微照片。 圖14以截面表示說明龍頭主體。 本發明之銅合金係一經鐵改性之錫黃銅。該合金本質上 由從1%至4%之錫、從0.8%至4.0%之鐵、從9%至20%之― 鋅、高至0.4%之磷與其餘為銅以及不可避免之雜質所構 成。當鑄造時，該顆粒精細之合金具有低於100微米之平均 結晶顆粒大小。 當合金在較佳之具體實施例中藉直接冷卻鑄造以鑄造 時，錫含量係從1.5%至2.5%且鐵含量係從1.6%至2.2%。 1.6%之鐵含量以發現是達成如鑄造顆粒精細之臨界低量。 鐵含量係從1.6%至1.8%係最佳的。 錫 錫可增強本發明之合金之強度且亦可增強合金對應力鬆 弛之阻抗。 對應力鬆弛之阻抗係記錄帶材樣品根據ASTM (美國測試 與材料協會）規範在懸臂模式中預載80%之生產強度後之殘 留應力百分率。該帶材係加熱至125 °C數小時且定期再測 量。該性質係在125°C下測量至3000小時。殘留應力愈高， -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

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則特定之組成用於彈簧之用途愈佳。 不過’在強度與對應力鬆弛之阻抗之增加之效益會被如 表1中所示之導電性降低所抵銷。再者，錫使合金更難加 工，特別是在熱處理時。當錫含量超過2·5%時，合金之加 工費用可能會抑制某些商業上之用途。當錫含量低於1.5% 時，合金會缺乏用於彈簧用途之適當強度與對應力鬆弛之 阻抗。 「 --- 表1 組成 導電性 生產強度 (%IACS) 百萬巴 (ksi) 8 8 · 5 % 銅 9.5% 鋅 2%錫 0.2% 磷 26 517 (75) 8 7 · 6 % 銅 9.5% 鋅 2.9% 錫 0·2ο/〇 磷 21 572 (83) 94.8% 銅 5 %錫 17 703 (102) 0_2〇/〇 磷 本發明之合金之錫含量從約1.2%至約2.2%係較佳的且最 佳係從約1.4%至約1.9%。

鐵會精煉如鑄造合金之微結構且增加強度。精煉後之微 結構之特色為低於1 00微米之平均顆粒大小。平均顆粒大小 從30至90微米係較佳的且最佳係從4 〇至7 〇微米。此精煉後 -10- 本紙張尺度適用中國國家標苹(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 8 之彳政結構可促進在高、、w . r N /皿、例如在850 X：捻輾壓時之機械變 當鐵含量低於約1 6% Η每L, ^ rAA · /g時，此顆粒精煉之效果將降低且具 有600-2000微米之平均 $挑人 3果、粒大小之粗糙結晶顆粒將產生。 當鐵含量超過2 2%^ t ^ . · 在熱與冷工作時，過量之長條夾雜物 箭座生。 該有效鐵範圍1 0 1。/ β _ _ . · _2.2/〇係不同於美國專利第5,882,442 號所揭示之合合夕供 入曰』、 “鐵靶圍。美國專利第5,882,442號揭示鐵 S過約2%時，顆粒精煉才能最佳。本發明之合金在較 ^鐵含量精煉顆粒結構之能力係出乎意料之外的且相信 疋由於鋅加入之相平偷较击 韌移動。為了有效，此相移動作用需 要取小約5%之鋅含量。 :鐵含量超過約2.2%時’具有超過約2〇〇微米之長度之大 土：條夾雜物預期將產生。大型長條夾雜物將同時影響合 至表面之外觀與表面之雷盘 取W <包舁化學性質。大型長條夾雜物可 以改變合金之焊接與電鍍能力。 '了使由鐵所造成之顆粒精煉與強度增加最大化且無長 ^夾雜物（不利生成，鐵含量應維持在約^篇與m間且 較佳係在約1 · 6 %與1 · 8 %間。 將鋅加a本發明之合金預期可提供強度之中等增加以及 導電性之些許減少。雖然如表2所示此的確發生，但令人訏 異地是，藉著最小5%鋅之存在，鐵添加物之顆粒精煉能力 將顯著地提昇。 -11 - 577932 A7 B7 五、發明説明（9 ) 表2 組成 導電性 (%IACS) 張力強度 百萬巴 （ksi) 1.8錫 2.2鐵 平衡之銅 33 683 (99) 1.8錫 2.2鐵 5鋅 平衡之銅 29 683 (99) 1.8錫 2.2鐵 10鋅 平衡之銅 25 745 (1〇8) (張力強度在7 0 %冷縮小後測量） 鋅含量從可提昇鐵之起始顆粒精煉之有效量至約2〇%係 較佳的。更佳係鋅含量從約5 %至約丨5%且最佳係鋅含量從 約9 %至約1 3 %。 其他添加物 磷可以添加至合金中以防止銅氧化物或錫氧化物粒子之 生成且提升鐵磷化物之生成。磷會造成合金加工之問題， 特別是熱輾壓。相信鐵添加物可阻止磷之不利影響。必須 存在至少最少量之鐵以抑制磷之影響。 週當之磷含量係從任何量至约〇 里土約〇·4%，其係可有效地生成 鐵磷化物。較佳之磷含量仿怂π Λ 斤。I你攸0.〇1%至〇.3%且最佳之磷含 量係從0.03%至0.15%。 當銅合金固化時仍留在溶液中之 成甲之兀素可以存在高至2 0 % -12- 577932 A7 B7 五、發明説明（10 ) 且可以以1 : 1之原子比例取代一部份之鋅。這些固態可溶解 之元素之較佳範圍係如鋅所指定者，此元素之其中一種為 鋁。 雖然鎳之添加會使導電性變差，但鎳可改善合金對應力 鬆弛之阻抗。本發明之合金含有之鎳雜質量在高至1251時 對應力鬆弛具有良好之阻抗。介於0.3%與1.8%重量間之鎳 添加量可提供合金在高至1 50°C時對應力鬆弛之良好阻抗。 較佳之鎳含量係從0.5%至1.0%重量。 次佳係添加會影響合金性質之元素，例如為錳、鎂、 鈹、碎、鍺、鈥、絡與其之混合物。這些次佳之添加物較 佳係每一個存在低於約0.4 %之量，且最佳係低於約0.2 % 之量。所有次佳之合金添加物之總和低於約0.5%係最佳 的。 石夕添加物會使合金之熱可工作性變差。因此本發明之合 金含有低於0.03%之矽且較佳係含有低於0.01 %之矽以及最 佳係含有低於0.005%之矽。 錳可以合併硫以生成硫化錳之長條夾雜物。因此本發明 之合金含有低於0.9%之錳且較佳係含有低於0.05%之錳以 及最佳係含有低於0.00 5 %之錳。 力口工 本發明之合金較佳係根據圖1所示之流程圖以加工。一為 此處所詳載之組成之合金之鑄塊係藉例如直接冷卻鑄造之 傳統方法以鑄造10。該合金在從約650°C至約950°C之溫度 且較佳係介於約825 °C與875 °C之溫度下熱輾壓12。若有需 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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577932 A7 B7 五、發明説明（11 ) 要，該合金係加熱14以維持所欲之熱輾壓12溫度。 熱輾壓縮小典型上在厚度上可以高至98%，且較佳係從 約80%至約95%。熱輾壓可以是單次通過或多次通過，只要 鑄塊之溫度係維持在高於650°C。 在熱輾壓12後，若有需要可將合金以水淬火1 6。將長棒 加以機械研磨以除去表面之氧化物且然後以一或多次通過 之方式冷輾壓1 8至厚度上至少縮小在熱輾壓步騾12完成處 之60%。冷輾壓縮小18較佳係從約60%-90%。 該帶材然後在介於約4 0 0 °C與約6 0 0 °C間之溫度下退火 2 0從約0.5小時至約8小時之時間以再結晶合金。此第一次 再結晶退火在介於約5 0 0 °C與約6 0 0 °C間之溫度下3至5小時 之時間係較佳的。此時間係用於在例如為氮氣之鈍氣環境 下或例如氫氣與氮氣之混合物之低壓時之鐘退火。 該帶材亦可以帶材退火，例如在介於約600 °C至約950 °C 之溫度下從0.5分鐘至1 0分鐘。 第一次之再結晶退火20造成鐵與鐵磷化物之額外沉澱之 發展。這些沉澱物控制此次與隨後之退火之顆粒大小，經 由分散硬化以將強度加入合金中且藉將鐵從來自銅基體之 溶液中取出以增加導電性。 然後將長棒第二次冷輾壓22至從約30%至約70%之厚度 縮小，較佳係從約35%至約45%。 然後將帶材加以第二次再結晶退火24，其係使用與第一 次再結晶退火相同之時間與溫度。在第一與第二次再結晶 退火後，平均顆粒大小係介於3與20微米間。加工合金之平 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 577932 A7 ____ B7 五、發明説明（12 ) 均顆粒大小從5至1 〇微米係較佳的。 該合金然後係冷輾壓26至最終之厚度，典型上係介於 〇·25亳米（0.010英吋）與0.38毫米（0.015英吋）間。此最終之 冷輾壓施加與銅合金C5 1000者相近之彈簧回火。 該合金然後消除應變退火28以使其對應力鬆弛之阻抗最 佳化。消除應變退火之一範例為在介於約2〇〇它與約3〇〇 之溫度間從1至4小時於ί屯氣壤境下之鐘退火。消除應變退 火之第二範例為在從約250°C至約60(TC之溫度間從約〇 5分 鐘至約1 0分鐘之帶材退火。 在消除應變退火2 8後’該銅合金帶材係生成所欲之產 品’例如為彈簧或電子連接器。 根據本發明之另外之具體實施例，含有介於7〇%與9〇。/〇銅 間之本發明之合金可以生成半固體生成原料。較佳係鐵之 顆粒精煉物係加入合金中。最小之有效鐵含量係指能使合 金以如鑄造之非樹枝狀顆粒結構固化者。適當之鐵範圍係 介於0 · 0 5 %與3 · 5 %間。鐵含量在約1 · 〇 %與2 · 〇 %間係較佳 的。 當鐵含量低於0.05%時，顆粒精煉不足且結合之樹枝狀物 將生成。當鐵含1超過3.5%時，合金中之鐵粒子之數目與 大小將生成增加。此會導致鍍金之缺陷、鑄造中之熱點與 表面缺陷。 姑可以取代一部份或全部之鐵。 當於半固體生成原料之隨後加工中所發生之再結晶退火 時會生成刺入顆粒邊界之沉澱物之其他元素亦可以加入合

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至中。其可以存在總裏：而至〇 · 4 %之絡、鈇、錯與其之混合 物。 錫係加入合金中以增加半固體生成加工範圍。有效之最 低錫含1係可提供2〇。〇之最小半固體生成加工範圍且較佳 係30°C之最小半固體生成加工範圍。適當之錫含量係介於 1 %與4 %間，且較佳係介於丨％與2 %間。當錫含量低於^ % 時，對商業上之操作而言，半固體生成加工範圍係太窄。 當錫之含量超過4%時，不欲之銅/錫金屬化合物將生成。 雖然對銅合金之其他添加物亦會生成偏析之較低熔融 相，但圖8-10說明錫之較佳效果。圖8係圖示說明二成份 鋁-銅相圖。在參考箭頭3〇所指示之區域中，代表約i 4%之鋁，液化線32與固化線34之距離太小，將造成較窄之 半固體生成加工範圍。 圖9藉參考箭頭36說明當矽加入銅合金中時之相似之較窄 半固體生成加工範圍。 圖藉參考箭頭38說明由錫添加入合金中所造成之液化 線與固化線42間之相當寬之範圍。此合金具有較寬且從 程序控制之觀點而言較佳之半固體生成加工範圍。 較佳之合金係具有介於10%與35%之鋅且較佳係介於15% M3〇%之鋅之黃銅。在此範圍中，合金具有金色至黃色之 2以及可接受之強度。該半固體生成合金特別適合用於 :^水龍頭之管道㈣裝置、例如為門把與鎖組件之建 1至與例如為高爾夫球桿組件之運動物品。為保留金色 1色《顏色’例如為鎳與錳之白色添加物較佳係避免。 -16-

577932 A7 __ B7 五、發明説明（14 ) 該合金應具有低於1 %之鎳或錳且較佳係低於0 5%之鎳與錳 之總量。 圖14說明特別適合由半固體生成原料所鍛造之水龍頭主 體44之截面示意。該水龍頭主體包括需要精巧成型之鑄模 之螺紋46與數個彎曲之零件48。較低溫度之半固體生成之 使用應可以增加模子之壽命。應用於半固體生成之剪壓力 應確保金屬可充滿螺紋46以及水龍頭主體之其他外觀。 雖然特別導向由黃銅所生成之半固體生成原料，但相信 鐵與錫之特定添加可提昇其他以銅為基之合金之半固體生 成原料。其他以銅為基之適當合金相信包括高銅（大於85% — 銅）、青銅（銅+高至10%之錫）、鋁銅（銅+高至12%之鋁）、 白銅（銅+高至35%之鎳）與阜銀齊（銅+高至25%之鎳+高至 4 0 %之鋅）。 本發明之合金之優點經由下述之實例可以更為清楚。 實例 實例1 根據圖1之方法加工含有10.5%之鋅、1.7%之錫、0·04°/〇 之磷、介於0 %與2 · 3 %間之鐵與平衡銅之合金。在消除應變 退火28後，在室溫（20°C)下測量50.8毫米（2英吋）徑長之樣 品之生產強度與最終張力強度。 0 · 2 %抵銷生產強度與張力強度係在張力測試機上測量 (其係由賓西凡尼亞州Willow Grove之Tinius Olsen公司所 製造）。 如圖2所示，將鐵從〇 %增加至1 %將導致生產強度之顯著 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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五、發明説明（15 A7 B7 增加。進一步增加鐵含量在強度上只有很小之效益，但會 增加長條夾雜物之可能性。 圖3圖示說明鐵含量與最終張力強度間之相似關係。 根據圖1加工含有10.4%之鋅、1.8%之錫、0.04%之磷、 介於1.8%與4.0%間之鐵與平衡銅之合金。測試樣品在消除 應變退火條件28下，用以評估生產強度與最終張力強度。 圖4圖示說明增加錫含量將導致生產強度之增加。而圖5 圖示說明添加錫對最終張力強度之相同效果。 因為強度係隨锡之量而增加，但傳導性則降低，錫含量 應在所欲之強度與傳導性間做交換。 tMx 根據圖1加工含有1 ·9%之鐵、1.8%之錫、0.04%之磷、介 於〇%與15%間之鋅與平衡銅之合金。測試樣品在消除應變 退火條件28下，用以評估生產強度與最終張力強度。 圖6圖示說明低於約5 %之鋅含量對合金之強度無貢獻且 如上所揭示無法提昇鐵之顆粒精煉能力。鋅高於5 %時，合 金之強度將增加，雖然仍會經歷導電性之減小。 圖7係圖示說明鋅添加與合金之最終張力強度間之相似關 係。 實例4 表3為根據圖1加工之一系列合金。合金Α係揭示於美國 專利第5,882,442號中之合金種類。合金3與(：係根據本發明 且合金D係傳統之銅合金C5 1 0。當合金係在厚度上70%收 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

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577932 A7 B7 五、發明説明（16 ) 縮之冷輾壓後之彈簧回火時測量所有之性質。 為^表3 合金 組成 導電性 (%IACS) 張力強度 百萬巴 （ksi) 生產強度 百萬巴 （ksi)

A

B

C 1.8錫 2.2鐵 0.06 磷 平衡之銅 1.8錫 2.2鐵 0.06 磷 5.0鋅 平衡之銅 1.8錫 2.2鐵 0.06 磷 10.0 鋅 采偷士名曰 4·27 錫 0.033 磷 平衡之銅 33% 29% 25% 683 (99) 682 (96) 683 (99) 745 (108) 648 (94) 696 (101)

(102) 662 (96) 表3顯示添加5 %之鋅並不增加合全夕改命人 μ $ ㈢口至足強度且會稍微地降 低導電性。10 %之鋅添加對強度有有利之影響。 鋅添加之效益係更清楚地示於表4中，並士" 輾壓收縮。 ”中係比較強度對 -19-

577932 A7 B7 五、發明説明（17 表4 合金 % Red. YS 百萬巴（ksi) TS 百萬巴 （ksi) MBR/t GW MBR/t BW A 25 552 (80) 572 (83) 1.0 1.3 C 25 579 (84) 607 (88) 0.8 1.6 A 33 572 (83) 593 (86) 1.0 1.3 C 33 614 (89) 648 (94) 0.9 2.1 A 58 662 (96) 683 (99) 1.7 3.9 C 60 662 (96) 703 (102) 1.6 6.4 A 70 690 (100) 717 (104) 1.9 6.3 C 70 696 (101) 745 (108) 1.9 > 7 %Red. =在最後冷工作步驟之厚度縮小百分率（圖1中之參考 號碼2 6) YS =以百萬巴（ksi)計之生產強度 TS =以百萬巴（ksi)計之張力強度 MBR/t(GW)=沿著曲率之180。半徑生成之良好方式弯曲 MBR/t(BW)=沿著曲率之;ι 80。半徑生成之不良方式彎曲 鋅添加之另一效益為由合金C所達成之改良之良好方弋作 曲。彎曲易成型性係藉將12.7毫米（0·5英吋）寬之帶材 具有已知曲率半徑之心軸彎曲1 80。以測量。鹛从 菁 紧何旎夠繞荽 ’考曲而不會破裂或剝皮之最小心軸係彎曲易成型性值。，，、 良 20- 本紙诋尺魏财關家鮮(_ 577932 A7

、佳 係在薄板之平面中繞著該薄板之平面中之軸而 =仃 '且絲在帶材之厚度縮小過程中係垂直薄板之縱方 二（輾壓万向）。，，不良方式，，彎曲係在薄板之平面中繞著平 仃輾壓方向之軸而進行。不良易成型性係記錄為Μ融，破 裂或剝皮之最小彎曲半徑並不顯著，其係除以帶材之厚 通常，強度之增加會伴隨彎曲易成型性之減小。不過， 本發明之合金添加i 〇 %之鋅可以同時增加強度與良好方 彎曲。 、 八 實例5 圖11係名義上之組成銅_30鋅-丨乃鐵]^錫之合金之如鑄 造微結構之500倍放大顯微照片。顆粒結構係藉在2〇r下於 20 t升之氫氧化銨、5毫升3 %過氧化氫與2〇亳升水之溶液 中蝕刻合金之磨光樣品5_10以成為可見。該顆粒結構係具 有約60微米之平均顆粒大小之高度非樹枝狀物。每一個顆 粒48係被低溶點相50所包圍。用於顆粒精煉成核^ properitectic鐵分散體52亦很明顯。 圖12係圖Η之合金之微結構之1〇〇倍放大顯微照片。此 說明之合金係在910°C溫度之半固體生成後接著以水淬火以 保存微結構。在910°C時，所測量之直徑約8〇微米之顆粒48 係被充足之液體包圍以允許材料在非常小之施加應力下均 勻地流動。在生成後，除了保持在微結構中之非常小之鐵 相5 2外’此合金可以藉5 5 0 C / 4小時之熱處理以均質化。此 合金之黃色與合金C260在視覺上無差異。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

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577932 A7 B7 五、發明説明（19 ) 可以選擇較佳之組成以使顏色與標準基本合金相符且能 夠生成後熱處理以符合張力/導電性目標及/或提供一磨光或 電鏡品質之表面。 圖13係名義上之組成銅_15鋅-2 〇鐵-2 〇錫之合金之微結 構之100倍放大顯微照片。此說明之合金係在995它之觸變 生成後接著以水淬火。顆粒48 (約8〇微米）與鐵分散體52係 可見的且雖然液體之體積分率是比圖丨2所示者為小，此合 金在非常小之施加剪應力下仍相當均勾地流動。此合金之 顏色為金色而非黃色且與C230 ( 85%銅與15%鋅之名義上之 組成）之顏色相似。 雖然特別以直接冷卻鑄造法以描述，但本發明之合金可 以藉其他之方法铸造。某些替代方法具有較高之冷卻速 率’例如噴灑鑄造與帶材鑄造。較高之冷卻速率會降低 properitectic鐵粒子之大小且相信會將臨界最大鐵含量移動 至例如4 %之較高值。 根據本發明很明顯的，其已提出一能完全滿足前文中所 列出之目的、裝置與優點之經鐵改性之磷青銅。雖然本發 明已聯合其之具體實施例以描述，但根據前述所提之描 述’很顯然的許多替代、改良與改變對熟習該項技藝之人 士是顯而易見的。因此，所有之此種替代、改良與改變是 欲包含在所附加之申請專利範圍之精神與廣範疇中。 -22- 本紙張尺歧$中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公董)

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Claims (1)

1. 577932

   6· —種用於半固體成型原料之銅合金，其本質上由 從65 %至90%重量之銅； 從有效生成如鑄態非樹枝狀結構之量至高至3.5%之 晶粒細化劑’其中該細化劑係選自由鐵、鈷及其。混 合物所構成群組； 從有效提供20 t之最小觸變生成加工範圍之量至 3.5%重量之熔點抑制劑，其中該熔點抑制劑係錫； 低於1 %重量之鎳；與 平衡之鋅以及不可避免之雜質所構成。 7.根據申請專利範圍第6項之銅合金’其特色為該晶粒細 化劑係鐵。 8 .根據申請專利範圍第7項之銅合金，其特色為該鐵係存 在從0.05%至3.5%重量之量。 9.根據申請專利範圍第8項之銅合金，其特色為姑可取代 土少一部份之鐵0 Μ.根據申請專利範圍第8項之銅合金，其特色為該合金進 步含有雨至0.4 %重量之鉻、結、鈇或其混合物。 11.根據申請專利範圍第6項之銅合金，其特色為該錫之存在 量係從1 %至4 %重量。 12 ·根據申請專利範圍第6項之銅合金，其係作為管道固定裝 置。 -24-