JP2618560B2 - 銅合金の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル２〜１０％、
スズ２〜１２％、残部が銅および通常の不純物を含有す
る非常に高い強度および非常に良好な変態性（transfor
mability）の銅合金の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、一般に、析出硬化性合金、特
にいわゆるスピノーダル合金の分野に関する。スピノー
ダル合金の分野は、まだほとんど研究されていないため
スピノーダル合金系については多くは知られていない
が、スピノーダル合金が製造されているか否かを予測す
ることを可能とする基準を与える性質についてはまだほ
とんど明らかにされていない。スピノーダル合金は、普
通の析出硬化性合金と比較して構造が微細で数段秀れて
いるため強度が著しく高いことが特徴である。その構造
は、析出粒子が金属マトリックスにないがnmの範囲内で
拡散帯のみがあるので生ずる。銅−ニッケル−スズ合金
系の場合には、強度が普通の合金の２〜３倍に増大する
ことは、可能である。例えば、通常の方法によって製造
される市販の合金 ＣｕＮｉ９Ｓｎ２の場合には、強度
約６００Ｎ／mm² が予想できるが、本発明に従って製造
されるスピノーダル合金の場合には、１５００Ｎ／mm²
までの強度が実現できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、通常
の合金組成から出発して、従来使用されている方法と比
較して、得られた合金が実質上大きい強度およびより良
い変態性を与えられる方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、以下の製造工程 ａ）合金をブロックに鋳造し、 ｂ）６５０℃〜８００℃で３〜２４時間溶体化処理し、 ｃ）冷却し、 ｄ）２６０℃〜３８０℃で１５分〜１４日間時効し、 ｅ）空気中で冷却するを有することを提案する。

【０００５】前記方法に従って製造された合金は、普通
でない強度によるだけではなく、優秀な変態性、即ち、
非常に良好な深絞り性によっても区別される。これらの
性質を考慮して、新規の合金は、エレクトロニクス分
野、特にモジュールにおいて、または建設技術において
高度に使用されるばかりでなく、良好な耐食性並びに高
水準の強度が必要とされる自動車技術においても活用さ
れ、更に、高強度鋳造品の場合には航空機技術におい
て、または送信技術における用途の可能性もある。良好
な材料特性であるため、摩擦および摩耗が重要なアスペ
クトである用途についても、もくろむことができる。

【０００６】ニッケルおよびスズの含有量の範囲は、実
際には広いが、ニッケルおよびスズのより高い含有量
は、それにも拘らず、特に有利であることが示された。
それゆえ、本発明によれば、ニッケル６〜９％およびス
ズ６〜１０％および好ましくはマンガン０．０５〜０．
６％の含量（残部は銅）が、特に好ましい。

【０００７】より詳細に説明すると、市販の合金 Ｃｕ
Ｎｉ９Ｓｎ２を本発明に係る方法に従って製造すると非
常に良好な強度が得られることが既に見出されていた。
しかしながら、ニッケル含有量を同じままにして、スズ
含有量を８〜１０％の値に増大すれば、強度の水準は、
著しく上がる。同時に、スズ含有量の増加により、時効
時間を決定的に短縮することができる。

【０００８】これらのことを考慮して、本発明の必須の
基本概念として、冷間加工を、合金の溶体化処理後に行
なっても何ら意味はないが、時効は好適な冷却後に行わ
なければならないことが強調されるべきである。時効時
間は特定の温度範囲内での温度が高くなる程短縮され、
また既述のように、亜鉛含有量が多くなる程短縮され
る。一方、強度および伝導率は、時効時間が増すにつれ
て増大する。

【０００９】ニッケル対スズの成分比率が０．３：１か
ら１：１では、本発明の場合特に有利であることが証明
された。

【００１０】溶体化処理工程と時効工程との間の冷却操
作は、冷却速度に関して臨界的ではない。冷却工程は、
急冷によっても、また、中位の冷却速度、例えば、空気
を吹き込むことによっても行うことができる。

【００１１】合金の鋳造は、ブロックだけでなく、スト
リップで行ってもよく、またストリップの場合には、冷
間圧延操作は溶体化処理工程前に行わなければならな
い。

【００１２】前記低マンガン含有量は、本発明によれば
必須ではないが、無孔性鋳造品を製造するために有利で
ある。その意味で、マンガンの添加量は、マンガンが合
金成分とはならないように低いままにしなければならな
い。酸素に対するマンガンの高い親和度を考慮して、溶
融材料に存在する空気は、鋳造品が無孔性であるように
拘束される。

【００１３】完成合金の更なる加工操作（一般に冷間加
工を意味する）は、合金の強度を一層増大するが、延性
は、減少する傾向を示し、また同様に伝導率（ＩＡＣＳ
約３５％までの値を意味する）は、本発明の方法に基づ
いて達成される。

【００１４】

【実施例】本発明に係る合金の製造の一例を以下に詳細
に説明する。

【００１５】合金は先ずブロックに鋳造され、次いで、
溶体化処理を７５０℃の温度で４時間行う。ブロックを
冷水中で急冷した後、３２０℃の温度で１９．５時間時
効し、次いで、気流中で冷却する。

【００１６】１３００Ｎ／mm² を超える特に高い強度値
を達成すべきならば、使用する出発物を鋳造ストリップ
とし、次いで、この鋳造ストリップを冷間圧延すること
が望ましい。次いで、溶体化処理を７５０℃の温度で１
時間行う。冷水中で急冷した後、時効を３２０℃で１
９．５時間再度行う。両方の実施例において、合金の組
成は、９％Ｎｉ、１１％Ｓｎ、０．１４％Ｍｎであり、
残部はＣｕおよび不純物であった。

【００１７】より高いスズ含有量の使用によって時効時
間を短縮することに関しては、下記の試験結果が得られ
た。出発物を７５０℃で３０分間の溶体化処理後、冷間
圧延されたストリップを３２０℃で時効した場合、平均
強度値６００Ｎ／mm² を達成するための所用時間は次の
通りであった。

【００１８】ＣｕＮｉ９Ｓｎ２ ６日 ＣｕＮｉ９Ｓｎ５ ４時間 ＣｕＮｉ９Ｓｎ７ ３０分 以上のことから、スズ含有量の増大は、時効時間の実質
的な短縮、およびそれに伴う生産コストの実質的な減少
を与えることがわかる。より高い強度値および／または
伝導率水準が必要とされるならば、時効時間は、それに
対応して増大されなければならない。

【００１９】本発明に係る上述した製造方法によれば、
有利なコストで製造できる優れた強度、と高い変態性お
よび平均伝導率を有する銅合金が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−31437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−93357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−202038（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｎｉ ２〜１０％、Ｓｎ ２〜１２％、た
   だし、ニッケル対スズの成分比率が０．３：１から１：
   １であり、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅
   合金を、次の製造工程によって製造することを特徴とす
   る、銅合金の製造方法。 （ａ）銅合金をブロックに鋳造し、 （ｂ）６５０℃〜８００℃で３〜２４時間溶体化処理
   し、 （ｃ）急冷し、 （ｄ）２６０℃〜３８０℃で１５分〜１４日間時効し、 （ｅ）空気中で冷却する。
2. 【請求項２】製造工程（ｂ）における溶体化処理を７５
   ０℃の温度で４時間行う、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】製造工程（ａ）の代わりに、銅合金のスト
   リップを鋳造した後に冷間圧延する、請求項１に記載の
   方法。
4. 【請求項４】Ｎｉ ２〜９％、Ｓｎ ６〜１０％、Ｍｎ
   ０．０５〜０．６％、残部がＣｕおよび不可避的不純
   物からなる銅合金を、次の製造工程によって製造するこ
   とを特徴とする、銅合金の製造方法。 （ａ）銅合金をブロックに鋳造し、 （ｂ）６５０℃〜８００℃で３〜２４時間溶体化処理
   し、 （ｃ）急冷し、 （ｄ）２６０℃〜３８０℃で１５分〜１４日間時効し、 （ｅ）空気中で冷却する。
5. 【請求項５】製造工程（ｂ）における溶体化処理を７５
   ０℃で１時間行う、請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】Ｎｉ ９％、Ｓｎ １１％、Ｍｎ ０．１
   ４％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる銅合金
   を、次の製造工程によって製造することを特徴とする、
   銅合金の製造方法。 （ａ）銅合金をブロックに鋳造し、 （ｂ）７５０℃で４時間溶体化処理し、 （ｃ）急冷し、 （ｄ）３２０℃で１９．５時間時効し、 （ｅ）空気中で冷却する。
7. 【請求項７】製造工程（ｂ）における溶体化処理を７５
   ０℃で１時間行う、請求項６に記載の方法。